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生物柴油具有可再生性、不含硫、含氧等特点,是一种优良的代用燃料。小球藻具有油脂含量高、生长周期短、不占用耕地等优点,发展和推广以小球藻为原料的生物柴油,对于解决我国生物柴油原料不足的瓶颈问题、降低我国石油对外依存度均有重要的意义。现有研究主要集中在藻种培育、筛选和小球藻生物柴油（Chlorella Biodiesel Fuel,CBF）的制备工艺、燃料特性分析等方面,针对CBF燃烧特性的研究较少。本文围绕CBF的燃烧反应动力学模型（后简称CBF模型）和燃烧特性开展研究,对课题组已构建并简化的CBF模型进行优化,分析均质混合压燃（Homogeneous Charge Compression Ignition,HCCI）模式下,CBF的燃烧反应路径和不同边界条件对CBF燃烧特性的影响规律,并进行柴油机燃用CBF的台架试验,为CBF的应用与推广提供一定的理论基础。（1）为进一步提高CBF简化模型的预测性能,对模型开展优化研究。对简化模型中关键基元反应的速率常数指前因子实施6种不同的扰动（记为V1,V2,…,V6）,基于扰动后的模型计算不同当量比和进气压力条件下CBF的着火延迟期,并与CBF详细模型、简化模型的计算结果及试验结果进行对比分析。结果表明,低温反应阶段（800K≤T≤1000K）各扰动量下模型的预测值与详细模型的预测值、试验值之间均存在一定的偏差,但V3和V4扰动下模型的预测性能优于简化模型。高温反应阶段（1000K<T≤1300K）模型的预测性能较好,其中V4扰动量下模型的准确性较高,在当量比为0.5,进气压力为20 atm时,误差仅有1.724%。在6种优化模型中,V4扰动下模型的整体预测性能要优于CBF简化模型,更贴近CBF详细模型。（2）基于优化后的CBF模型,采用敏感性分析（Sensitivity Analysis,SA）和生成速率分析（Rate of production,ROP）确定优化模型中的关键基元反应和主要中间产物,探明了低温和高温反应条件下CBF的燃烧反应路径。结果表明,低温反应条件下,CBF首先与OH、HO2、H发生脱氢反应,生成MD2J、MD4J、MD5J、MD8J等烷酯基以及CC8H17和AC8H17,这些物质再通过氧化、裂解、脱氢和异构化等反应最终生成CO2。高温条件下,CBF则是先通过裂解反应生成C7H15-1,而后C7H15-1继续裂解生成C2H4和NC3H7,之后的反应主要集中在C2H4、NC3H7和C2H2等小分子物质间,这些物质会陆续通过裂解、脱氢和氧化等反应生成CH2O,最终转换成CO2。（3）在HCCI燃烧模式下,研究不同边界条件（进气温度、转速和压缩比）对CBF燃烧特性（缸内压力、温度及关键中间产物浓度）的影响规律。结果表明,缸内压力、温度和HO2、OH的摩尔浓度峰值随进气温度和压缩比的增大而增大,随转速的增大而减小,而CO和CO2摩尔浓度的峰值变化不大。缸内压力、温度和关键中间产物浓度等参数的峰值出现时刻随进气温度和压缩比的增大而提前,随转速的增大而推迟。癸酸甲酯（Methyl Decanoate,MD）、异辛烷(C8H18)在迅速消耗的同时产生大量的CO和HO2,当CO、HO2消耗时产生大量的CO2和OH。这是由于进气温度和压缩比增大导致缸内温度升高、压力增大,加快了基元反应的进行,促进了燃料的燃烧,而转速增大后,缸内温度下降,达不到燃料燃烧所需的温度,导致对应的基元反应难以及时进行。（4）开展了186FA柴油机燃用CBF/柴油混合燃料的台架试验,分析了B0、B3、B5（CBF添加比例为0、3%、5%）对柴油机经济性、动力性、燃烧和排放特性的影响。结果表明,与原机相比,随着CBF掺混比例的增加,燃油消耗率与能量消耗率略有升高,功率和转矩变化不大,缸内压力、放热率峰值均有所下降,最大降幅分别为3.3%和15.4%,压力升高率峰值有所上升,最大升幅达13.6%,各峰值出现时刻均提前12°CA,滞燃期缩短了0.51°CA、燃烧持续期延长了12°CA,NOx排放增加,最大增幅为9.6%,HC、CO和碳烟的排放都有所减少,最大降幅分别为14.3%、12%和31.6%。这主要是由CBF较高的十六烷值、密度、粘度和较低的低热值等与柴油不同的燃料特性造成的。