生物质能源作为一种重要的可再生能源,受到了世界各国的广泛重视。通过生物质原料制备液体燃料是生物质能源利用的重要途径之一,有助于解决全球变暖和推动能源结构多元化转变。但是生物质快速热解制得的生物原油物化性质不稳定,无法直接应用于内燃机,经催化加氢、催化裂化、催化酯化提质后得到的生物燃料仍存在着燃烧效果差、汽柴油掺混比例低等诸多问题。将提质生物油进一步碳链延长可以制得生物质基长链醚类含氧燃料,该类含氧燃料与常见的含氧燃料相比,十六烷值高着火质量好、含氧量高燃烧效果好,非常适合在柴油发动机中用作添加剂,具有广阔的开发应用前景。本文选取了四种典型的生物质基长链醚类含氧添加剂,包括聚甲氧基二甲醚（PODE）、二乙二醇二甲醚（DGM）、二丙二醇二甲醚（DPGDE）和三丙二醇单甲醚（TPGME）,通过柴油机燃烧排放测试平台测量了这四种添加剂与柴油互混燃烧时的燃烧特性以及CO、NOx、碳烟和PAHs排放特性,并通过对冲扩散火焰实验平台检测了TPGME火焰中的碳烟前驱体,从宏观碳烟排放到微观碳烟前驱体,深入分析了该类添加剂分子结构对碳烟减排特性的影响,主要工作和结论如下:对生物质基长链醚类含氧添加剂/柴油混合燃料的常规污染物进行了研究,考察了不同工况下（转速、负载、添加比例等）CO、NOx和碳烟的排放变化。结果表明,柴油机中使用这四种生物质基长链醚类含氧添加剂后均可正常运行,且氧原子均匀分布在碳链中的特殊结构发挥了较好的效果,体积比25%的添加比例下,可使得碳烟排放显著降低81%～93%,CO排放降低28%～56%。但对NOx排放影响差异较大,其中PODE和TPGME仍能降低23%～28%的NOx排放,而DPGDE和DGM会导致NOx增加14%～27%。随着TPGME添加比例增大,CO和碳烟减排效果逐渐增强,而NOx减排效果则变弱。SEM表征结果表明使用长链醚类含氧添加剂可以减小尾气中碳烟颗粒粒径,而XPS结果显示碳烟的石墨化程度有所提高。FTIR中I2925/I1600比值的降低暗示着燃烧中生成的多环芳烃（PAHs）有降低的趋势。对生物质基长链醚类含氧添加剂/柴油混合燃料的PAHs污染物进行了研究,在1500 rpm转速和5 k W负载的工况下收集并定量分析尾气中的颗粒相PAHs和气相PAHs,探讨生物质基长链醚类含氧添加剂对PAHs排放浓度、环数分布和毒性当量的影响。结果表明,柴油机尾气中菲、萘和苊烯等PAHs浓度较高。使用长链醚类含氧添加剂后,颗粒相PAHs总排放降低26%～62%,气相PAHs总排放降低25%～44%,同时毒性也随之降低24%～54%。含氧添加剂的存在使得汽缸内燃烧更加充分完全,气相PAHs占比有所升高,同时,存在四环PAHs向二环PAHs转化的趋势。且各种类PAHs的排放量随TPGME掺混比例升高而进一步减小,50%TPGME能够降低74%的PAHs总排放和73%的毒性当量。为了进一步研究TPGME的碳烟减排机理,使用TPGME/正庚烷混合燃料进行了对冲扩散火焰实验,研究燃烧时中间产物的变化。检测结果表明,TPGME的加入使得碳烟前驱体乙炔的浓度降低6.68%,这是由于火焰中含氧自由基数量增加,消耗了部分碳烟前驱体。同时,氧原子在碳链中均匀分布的结构,能够尽可能地发挥每个氧原子抑制碳烟前驱体生成的作用,从而最终减少碳烟的生成。