汽车保有量的不断增长带来了环境污染问题和能源消耗问题，汽车尾气中的NOX和碳烟等细颗粒物的排放已经成为影响城市环境的主要原因之一，传统燃料存在诸多弊端，虽然通过发动机性能改进、尾气后处理和提高排放标准，已经对尾气排放性能有所提高，但是我们仍然有必要进行代用燃料方面的研究，以期从燃料特性这一源头来改进。喷雾是内燃机工作过程中重要的一个环节，喷雾特性的好坏直接影响混合气的形成，也将极大的影响后续的燃烧过程，进而影响发动机动力性、经济性，所以对于掺水乳化柴油喷雾的研究非常有必要。本文采用AVL公司的三维数值模拟软件FIRE进行柴油掺水乳化油喷雾模拟，将模拟结果与实验结果进行比较，验证模型的准确性；通过改变柴油中的掺水比例，来研究分析各种掺水比例情况下燃油喷雾特性的变化，并且从喷雾燃气混合以及当量燃空比等角度来分析后续燃烧可能的NOX和碳烟情况；之后，以掺水10%的乳化柴油为例，研究了燃油特性、喷射条件、环境条件对乳化油喷雾的影响。结果表明：与纯柴油相比，掺水后的乳化柴油的喷雾因为水蒸发的影响，造成了较低的定容室温度，这有利于在后续燃烧过程中降低NOX排放；同时水的混入使得在乳化柴油喷雾过程中，定容室内燃油蒸汽中氧浓度上升，柴油浓度下降，这有利于降低燃烧中的碳烟的形成。所以，从掺水后的乳化柴油喷雾分析，乳化柴油具有更好的喷雾效果，也将在后续具有更好的燃烧效果。对于掺水比例为10%的乳化柴油，通过提高燃油的温度，定容室温度以及喷射压差等方法，可以提高喷雾雾化效果。