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目前，解决全球性的石油危机和环境污染问题迫在眉睫。使用“绿色”燃料的是解决石油危机的一大出路；不断开发新的燃烧技术则可以不断的降低污染物的排放量。本文在柴油机燃烧生物柴油混合燃料的基础上，针对4100BZL柴油机，运用FIRE软件建立模型对柴油机的燃烧过程及其排放物进行仿真模拟计算。为了确定生物柴油的掺烧比例，首先对B10、B20和B50三种不同混合比例的生物柴油在缸内燃烧的燃烧规律、雾化质量、动力性和排放性进行研究。研究表明：B50放热率最低，B10和B20燃烧规律和0#柴油相近；B50雾化质量最差，不符合国家标准，B10和B20雾化能力较好；随着混合比例的增加，柴油机的动力性有所下降，下降幅度不大；NOX排放量增加，增幅为3.5%~9.5%；Soot的排放量降低，降幅为2.01%~6.24%。研究表明，B20是进行多次喷射仿真模拟计算的最佳生物柴油混合燃料。多次喷射可以优化缸内燃烧过程，使柴油机在保证动力性的前提下降低污染物的排放。运用正交实验法对预主喷间隔、预喷量、预喷持续期、主喷提前角四个因素进行优化搭配；在考虑交互作用的影响下，利用方差分析法得出此四个因素对柴油机各性能的影响程度。分析结果表明，对动力性而言，各因素对其影响的主次顺序为：预主喷间隔，预喷持续期，主喷提前角，预喷量，并且各因素之间的交互作用对其影响可忽略不计；对NOX的排放量而言，各因素对其影响的主次顺序与对动力性的影响一致，但是预主喷间隔和预喷量之间的交互作用对NOX排放量的影响特别显著，需要考虑；各因素对Soot排放量影响的主次顺序为：预喷量、预主喷间隔、主喷提前角、预喷持续期。虽然预喷持续期对Soot排放的影响非显著，但是它和预主喷间隔之间的交互作用所产生的影响高度显著，其显著性仅排于预喷量之后。本文的一大目的是节约不可再生资源，故在选择混合燃料的时候会尽量选择混合比例高的生物柴油来进行多次喷射仿真模拟计算。利用综合评分法，将柴油机的多性能指标化为单性能指标，运用直观分析法可得到各因素对柴油机性能影响的主次顺序分别是：预主喷间隔，预喷持续期，主喷提前角，预喷量；并且得到四个因素之间的最优搭配方案：A2B2C3D3。