能源危机和环境保护的要求使车用清洁代用燃料引起越来越多的关注，生物柴油与乙醇是两种较为理想的柴油替代燃料。生物柴油理化特性与柴油相近，可以以任意比例和柴油掺烧，但由于粘度较大，燃油的雾化质量不好。乙醇含氧量较高，且粘度较低，但理化特性与柴油相差较大，大比例掺烧必需添加助溶剂保证混合燃料不分层。针对生物柴油与乙醇各自的优缺点，本文提出生物柴油-乙醇-柴油三元混合燃料（Biodiesel-Ethanol-Diesel，简称BE-D），使得生物柴油和乙醇互补，形成理化特性更优良的混合燃料，并开展BE-D在柴油机上的适应性研究。 本文主要研究内容：设计了生物柴油、乙醇与柴油混合的最佳掺烧比筛选试验方案与试验数据处理方法，通过发动机台架实验进行了掺烧比的筛选，得出了BE-D最佳配比。进行了BE-D混合燃油的物性测试，比较了BE-D和柴油理化特性的差异。通过发动机台架试验研究了BE-D发动机的经济性、动力性、CO、HC，NOx气态排放物、烟度、微粒排放和醛类排放性能，并与燃用纯柴油时进行了比较。比较了BE-D燃烧后微粒排放和烟度排放特性。提出了发动机醛类化合物排放毒性当量计算方法，并计算出了柴油、BE-D发动机的醛类化合物排放毒性当量。进行了BE-D发动机工作过程建模与发动机性能模拟计算分析，提出了恢复BE-D发动机动力性的方法。研究结果如下： 根据柴油、生物柴油和乙醇的互溶性，采用均匀设计方法构造不同配比的混合燃料。同样应用均匀设计方法选择实验样机DL190-12柴油机代表性的转速、负荷构造发动机实验方案，通过发动机实验筛选混合燃料的最佳配比。选择NOx、烟度、燃油消耗率和功率作为优化指标，应用二次多项式逐步回归法分析发动机实验数据，计算出基于各个单一优化指标和综合优化的混合燃料的最佳配比，得出综合优化的混合燃料最佳配比为柴油：生物柴油：乙醇为0.7：0.25：0.05。 BE-D的理化特性分析表明BE-D可以很好地在柴油机上直接应用；发动机外特性表明燃用BE-D时的发动机功率有约3％的下降；负荷特性表明燃用BE-D时发动机的燃油消耗率比柴油平均高出约10％，随着负荷增加两者的燃油消耗率相差减少。燃用BE-D时发动机的NOx排放比柴油高，在中、低转速下的中高负荷区两者的差距比较明显，高速下相差不明显。BE-D能有效降低CO排放和烟度，接近全负荷下尤其明显，相比柴油CO降低40％～65％，稳态烟度降低36％～56％，自由加速烟度降低18％。 利用自行研制的微粒采样装置进行了燃用BE-D、柴油时发动机微粒排放质量浓度的采样测试，结果表明1200r/min下BE-D的微粒排放质量浓度比柴油高80％～150％；1500r/min下BE-D的微粒排放质量浓度比柴油低，在全负荷下尤其显著，降幅为36％：1800r/min下BE-D的微粒排放质量浓度在全负荷下比柴油低58％，其他负荷下两者相当。研究还发现采用烟度法与微粒排放质量浓度法评价燃用BE-D与柴油的排放时在高速大负荷下两者结论一致，在低速小负荷下两者结论相悖，BE-D会增加低速下微粒的排放量。 研究了燃用BE-D和柴油时的醛类排放物，采用衍生法在线捕集发动机排气中的醛类污染物，应用液相色谱技术分析醛类成分与浓度。研究结果表明，排气中醛类化合物总比排放量随着发动机负荷增加而减少；1200r/min和1800r/min下BE-D的总比排放量比柴油高，1500r/min下比柴油低；甲醛和乙醛是所有排放的醛类中占有率最大的两种醛，在大部分工况下占有率达80％左右，C4以上的醛占有率大部分工况下不足1％。随发动机负荷增加，甲醛占有率增加，乙醛占有率减少。大多数工况下甲醛占有率比乙醛高。BE-D的丙醛排放大部分工况下比柴油略高，丙烯醛排放却比柴油低，中高负荷下丁醛排放比柴油高，低负荷下则比柴油低。本文提出了发动机排放的醛类化合物毒性当量的计算方法，并进行计算，发现燃用BE-D时的醛类化合物毒性当量明显比柴油低，最大降幅达40％。 利用AVL公司的商用软件Boost建立DL190-12柴油机工作过程模型，在该模型基础上通过改变燃料的理论空燃比和低热值方法建立了燃用BE-D时的发动机工作过程模型。应用BE-D发动机工作过程模型计算出的发动机负荷特性下的燃油消耗率与实验值较为相符，因此该模型可用于发动机的性能模拟计算。模拟分析结果表明增加发动机机的压缩比和喷油压力，可以恢复柴油机燃用BE-D时的功率。