随着我国能源紧缺以及排放法规的日益严格,寻找代用燃料以及降低NOx和碳烟排放已成为实现柴油车可持续发展的首要任务。研究表明车用柴油机燃用生物柴油可大幅降低碳烟排放,但因其含氧和黏度偏高,油耗率和NOx排放相应升高。掺混低黏度F-T柴油不仅可以改善纯生物柴油粘度高的问题,且可使NOx排放和油耗率降低,因此,两种燃料混合燃烧具有更好的实用性。为了掌握两种燃料混合燃烧的燃烧特性、确定最佳掺混比,本文在4100QBZL增压中冷柴油机上,对生物柴油/F-T柴油掺混的动力性、经济性和排放性进行了首次对比分析和仿真研究。结果表明：在生物柴油中掺混不同比例的F-T柴油：B20F、B50F、B80F (B20F表示生物柴油体积分数占20%+F-T柴油占80%,以此类推)可有效地降低柴油机的油耗率和NOx排放。其中,B50F混合燃料在保证动力性降幅较低的前提下,可大幅提高原柴油机的经济性和NOx排放。同时,通过仿真研究得到了更为优化的燃烧参数,可使经济性和排放性进一步提高。为了进一步提高燃用B50F混合燃料发动机的经济性并降低NOx排放,研究柴油机缸内燃烧过程并优化燃烧系统参数对改进燃烧状态,提高燃烧效率,降低排放物的生成有着重要的意义。基于试验,本文应用AVL-FIRE软件首先研究了不同燃烧系统参数对柴油机燃用B50F混合燃料在最大扭矩转速中等负荷下缸内燃烧过程的影响。在此基础上,运用正交设计方法判断柴油机燃烧系统参数对其各项性能指标影响的显著性,并分别以有效功率、燃油消耗率、NOx和碳烟排放为评价指标对所有研究参数进行最优匹配。结果表明：在所有因素中,涡流比、喷油提前角对NOx排放、碳烟排放、油耗率、输出功率影响较大；喷油持续期对NOx影响高度显著,对碳烟排放、油耗率和有效功率影响不显著；燃烧室结构对NOx排放影响显著,对碳烟排放、油耗率、功率影响高度显著。最后根据方差分析结果提出9种优化方案,并通过仿真对优化结果进行验证,获得了柴油机燃用B50F混合燃料在最大扭矩转速中等负荷下可同时降低NOx和soot排放,提高动力性和经济性的优化方案(A1B3C3D1)。