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当前传统化石燃料面临着资源短缺、环境污染的巨大压力，寻找合适的替代能源成为内燃机发展的趋势，金属纳米颗粒具有体积能量密度高、着火点低、储量丰富、无污染、可循环利用等优点，随着纳米科技的发展，使得金属纳米颗粒作为能源在内燃机中使用成为可能。金属能源在传统内燃机使用面临许多困难，如尚无合适的固体燃料供给系统。本文采用将金属纳米颗粒添加到柴油中的方法，制作出流态纳米燃料作为内燃机直接使用的燃油。 本文为了研究纳米颗粒对发动机性能的影响，选用了50nm和80nm CeO2、30nm Al2O3、30nm ZnO、20nm Cu、50nm Al和钝化Al、50nm Fe颗粒，其中80nm CeO2使用Tween-60进行表面改性。首先通过电子显微镜对原始纳米颗粒进行形貌分析，判断纳米颗粒的形状、粒径、团聚状况等要素是否符合试验要求；将纳米颗粒添加到柴油中，分别制作出CeO2-50、CeO2-100、改性CeO2-50、改性CeO2-100、Al2O3-100、Al2O3-200、ZnO-100、ZnO-200、Al-100、Al-200、钝化Al-100、钝化Al-200、Cu-50、Cu-100、Fe-50、Fe-100。应用动态光散射法对燃料的上层油液进行粒度分析，发现测试得出的粒度相对于纳米颗粒的原始粒度存在较大程度的增加。其中进行表面改性后的80nm CeO2分散性最好，在柴油中的分散可以达到单个纳米颗粒独立存在的状态；20nm Cu的分散性较差，在柴油中沉淀较多，稳定存在的上层油液的纳米粒度为400nm左右，粒度较大且沉淀较多，所以在后续的台架试验中并未使用该燃料。此外，发现浓度影响流态纳米燃油的粒度，浓度越小，纳米粒度越小。 将制作的流态纳米燃料应用于发动机台架试验，测试其在25％、50%、75%和90%负荷下对柴油机燃油消耗率、排放和示功图的影响。在现有试验条件下，14种流态纳米燃料在75%负荷下对柴油机的燃油消耗率产生积极效果，其中CeO2-50和Fe-50效果最佳，分别降低油耗2.23%和2.08%；针对在75%负荷下，对CeO2-50和Fe-50的排放特性进行分析，NOx和CO的变化不明显，排放中CO2和O2的含量产生变化；通过示功图和燃烧规律研究发现，使用CeO2-50后发动机最高燃烧压力升高，点火时刻相对纯柴油没有明显变化；Fe-50在燃烧初始阶段压力升高率高于纯柴油，最高燃烧压力没有明显变化。