面对日益严重的石油安全和环境污染问题,生物柴油作为一种清洁、可再生的替代燃料具有巨大的潜力。生物柴油的燃烧特性好,能够有效减少燃烧排放和降低环境污染,因此,关于生物柴油研究可探讨为发动机节能减排技术有效方法,具有现实指导意义。本文主要研究内容为:首先,采用台架试验及仿真模拟两种方案,燃用纯柴油进行了两种方案的机型性能数据对比,使仿真误差控制在合理的工程范围内,验证了模型的准确性和可靠性。其次,对生物柴油体积含量分别为0%、10%、20%、50%、100%(简称B0、B10、B20、B50、B100)的混合燃料,进行了理化特性试验,完善生物柴油燃料库,完成仿真建模。针对五种配比混合燃料进行两种转速为1950r/min及2100r/min,4种负荷特性共计8种工况的仿真计算。分析不同配比生物柴油对机型缸内燃烧特性、动力性、经济性和排放特性影响。研究表明:燃用生物柴油混合燃料后,该柴油机的功率略有下降,燃油消耗率有所上升;随着生物柴油掺混比增加,碳烟和碳氢排放逐渐减少,而氮氧化合物有所上升。综合分析五种生物柴油混合燃料,对所研究柴油机性能的影响,结果表明燃用B20较其它配比生物柴油的效果更加显著。最后,基于燃用B20生物柴油,改变预喷油量和增压压力,进行该机型经济性和排放性的优化。采用拉丁超立方法分别对稳态循环试验的低、中转速下低、中、高和全负荷共计8个工况点设计实验方案,对各工况样本点进行仿真计算。搭建试验因子和响应变量的模型,完成基于模型的优化。优化结果表明:优化预喷油量和增压压力,使氮氧化合物平均降低17.2%,燃油消耗率平均下降4.2%,碳烟略有升高,但也远低于燃用B0的碳烟排放。本文通过燃用五种配比生物柴油的仿真分析,一方面显示生物柴油作为液态替代燃料具有很好的利用前景;另一面也为燃用生物柴油发动机进一步改进优化给出了参考依据。