氮氧化物自身或在一定条件下会生成对人体和环境有害的污染物，发动机的废气排放是其重要来源之一。柴油机应用普遍，具有热效率高，CO2、HC和CO的排放较低等特点，但碳烟和NOx排放问题较严重。柴油机燃用生物柴油时，CO2、HC、CO和碳烟的排放较低，但NOx排放较高，针对生物柴油的NOx排放问题，开展试验和模拟工作，进行化学动力学研究，对于揭示生物柴油的燃烧及NOx的排放特性有较为重要的学术价值，对于进一步采取措施降低NOx排放有重要的实际意义。　　 本文通过进行气相色谱/质谱试验，检测了生物柴油的组分含量及结构特点，分析了理化特性、双键、十六烷值、含氧量、碳烟辐射和体积模量等因素对NOx生成规律的影响。通过进行发动机排放性能试验，获得燃用生物柴油时的NOx排放特点，并结合燃烧试验火焰温度场结果，分析NOx的生成规律。在此基础上，针对生物柴油的三个主要特点：不饱和程度较高、碳链较长、含氧量较高，本文从化学动力学的角度，运用CHEMKIN软件分别研究了这些特点对生物柴油燃烧及NOx排放的影响；此外研究了反应条件的影响，进行了敏感性分析。运用软件中的内燃机反应器模块和经过改进的生物柴油及柴油氧化反应机理，研究了内燃机边界条件对于NOx生成规律的影响。　　 研究结果表明：生物柴油主要成分是脂肪酸甲酯，其中不饱和甲酯所占比例较高，易造成NOx生成量增加；大豆油生物柴油中含有11.02％的氧，含氧量高易造成NOx生成量增加；组分碳链长度的增加有利于减少NOx的生成量。生物柴油的十六烷值高，有利于降低NOx;体积模量较大，燃烧时碳烟辐射较少，易造成NOx的生成量增加。　　 与矿物柴油相比，生物柴油及生物柴油-柴油调合燃油燃烧时火焰高温区域面积较大，温度差值也较大，易造成热力NOx的更多生成。在标定转速和最大扭矩转速，柴油机的NOx排放均随生物柴油调合比例的升高而升高，燃烧各比例调合燃油，在柴油机小负荷时，NOx排放差别较小，中高负荷时差别较大。进气温度、过量空气系数和EGR等因素对燃烧和排放影响较大，进气压力、压缩比和转速等因素对NOx排放的影响较小；NOx的排放与反应温度变化规律一致，在1800K以上的高温区域生成较多，在1800K以下生成较少；高温及较长的高温区驻留时间都易造成NOx的形成。　　 NOx的生成时刻与温度急剧上升的时刻对应，热力型NOx的反应路径对NO和NO2的生成具有基本相同的敏感性，对NOx的生成有重要的影响，快速NOx和NO2生成途径对NOx总的生成量影响较小。