生物柴油作为一种可再生替代能源越来越受到人们的重视。而生物柴油的制作原料来源广泛，不同原料的化学组成有所差异，这使得不同生物柴油的物理化学性质也有所不同。燃料性质的差别最终体现在燃烧特征和排放水平，本文采用三种生物柴油并参考石化柴油（0#柴油）研究不同燃料燃烧和排放的特性。为了确保测量的准确性，本文首先对试验测量系统进行了研究和开发。其中对测量和分析缸内燃烧的示功图测量系统进行了细致的开发，并结合试验台架给出了精细测量的关键要点。重点介绍了颗粒物采集系统的原理、构成、操作流程等。对试验所用生物柴油燃料的制备、化学组成测量、物性测量或估算给出了具体的技术实施方法，并就物性对喷雾燃烧的可能影响进行了分析。试验测量了生物柴油示功图和排放的数据，利用示功图及放热率对比了不同生物柴油燃烧的细节特征；对不同燃料的氮氧化物排放进行了对比分析，探讨了燃料构成对其影响机理；试验还获得了颗粒物排放的信息。研究结果表明，不同生物柴油的分子组成存在一定差异，大豆油生物柴油和餐饮废油生物柴油比较接近，而乌桕籽生物柴油有所不同。三种燃料的热值差别很小，而十六烷值因为成分差异而有所区别，大豆油生物柴油和餐饮废油生物柴油十六烷值与石化柴油相近，乌桕籽生物柴油十六烷值较低。燃料构成对燃料体积弹性模量同样产生影响，生物柴油组分的弹性模量高于0#柴油，因而生物柴油相对柴油喷油提前，乌桕籽生物柴油提前最多。结合十六烷值和弹性模量分析可知在相同的喷油条件下，乌桕籽生物柴油滞燃期更长，相比其他两种典型生物柴油具有更高的燃烧峰值压力，氮氧化物排放上升,试验结果证实了这一结论。颗粒物排放试验结果显示生物柴油能够有效减少颗粒物排放，而颗粒物质量分布与柴油类似。