能源危机与环境污染是当前社会面对的两大问题。柴油机替代燃料是缓解能源危机和降低污染物排放的有效途径。因此,本文从燃料设计角度,采用试验与数值计算相结合的研究方法,探究了异丁醇/生物柴油混合燃料在柴油机上的燃烧和排放特性。首先,基于发动机台架试验,以生物柴油(IB0),异丁醇质量掺混比分别为10%(IB10)、20%(IB20)以及30%(IB30)的异丁醇/生物柴油混合燃料为试验燃料,探究了不同负荷、喷油正时及EGR对柴油机燃用混合燃料的影响。试验结果表明,(1)掺混异丁醇会延长滞燃期,缩短燃烧持续期。当主喷油正时为2.5°CA BTDC时,IB30会出现燃烧恶化。在1.13MPa负荷工况下,掺混异丁醇会提高柴油机的有效热效率并降低有效燃油消耗率;(2)当负荷高于0.13MPa时,掺混异丁醇会降低柴油机的CO排放,提高NOx污染物排放。在整个负荷工况下,HC排放会随着异丁醇比例的提高而升高。引入EGR可明显降低柴油机的NOx排放,但会提高CO和HC污染物的排放;(3)在0.13MPa负荷工况下,随着异丁醇掺混比的提高,1,3-丁二烯的排放逐渐升高。在整个负荷工况下,掺混异丁醇会降低苯的排放,提高乙醛污染物的排放。随着EGR率的升高,1,3-丁二烯和乙醛的排放趋势为先降低后升高,苯的排放趋势为逐渐升高,此外,乙醛排放受EGR率的影响较大;(4)掺混异丁醇会降低聚集态颗粒物浓度、颗粒物的几何平均粒径以及颗粒质量浓度,并提高核模态颗粒物的浓度。在EGR的影响下,试验燃料的核模态颗粒浓度会降低,聚集态颗粒物浓度和颗粒质量浓度会升高。其次,利用AVL-Fire软件对IB0和IB20进行预混合低温燃烧数值模拟。模拟结果表明,在预混合低温燃烧模式下,IB0和IB20的缸内压力和平均温度会急剧升高,并且压力峰值和温度峰值会随着EGR率的升高而逐渐降低;在较大的EGR率下,NO污染物排放和Soot峰值生成浓度会明显降低,CO污染物排放会明显升高;在预混合低温燃烧模式下,后喷射策略可提高燃烧后期缸内压力和平均温度,后喷射正时越靠近上止点,燃烧后期的缸内压力和平均温度越高;后喷射策略可降低CO和NO污染物排放,但是会提高Soot峰值生成浓度,并且后喷射正时越远离上止点,IB0和IB20的Soot峰值生成浓度越高。通过试验与数值计算相结合的研究方法,对异丁醇/生物柴油混合燃料在柴油机上的燃烧和排放特性进行了深入研究,为异丁醇/生物柴油混合燃料在柴油机上的应用提供了参考。