为了改善能源短缺的现状、满足日趋严格的排放法规,发展内燃机替代清洁燃料以及严格控制内燃机排放污染物迫在眉睫。生物柴油作为一种可再生能源,由于存在诸多优点近年来在全世界已经被广泛研究和应用,但是生物柴油还存在着在柴油机上使用会造成较高的NO_x排放等问题。低温燃烧作为一种新型的燃烧方式,由于其可以同时降低NO_x和碳烟排放,已成为当下内燃机领域研究的热点,因此在柴油机上燃用生物柴油时可以通过将燃烧模式转化为低温燃烧来降低较高的NO_x排放。本文以4JB1涡轮增压柴油机为研究对象,为了给柴油机燃用生物柴油实现低温燃烧提供理论依据,首先对比了柴油机燃用柴油与生物柴油的燃烧过程、动力性、经济性、排放性。研究发现,柴油机燃用生物柴油的确出现了NO_x排放高的特点,为了降低NO_x排放,需要将生物柴油的燃烧模式转变为低温燃烧。由于低温燃烧需要较高的EGR率来实现,会受到负荷限制,本文首先在小负荷工况下研究了EGR单独作用对柴油和生物柴油的影响。基于EGR单独作用的结果结合4JB1机型的特点选择了喷油正时和喷油压力作为实现低温燃烧的辅助手段,最终通过三种不同手段分别实现了生物柴油的低温燃烧。研究表明:(1)柴油机燃用等量的生物柴油和柴油时,生物柴油的扭矩输出低于柴油;同一工况下,生物柴油相比柴油的油耗率和NO_x排放升高,碳烟、CO和HC排放降低。(2)单纯的引入EGR可以降低生物柴油的NO_x排放,但是EGR对碳烟、HC和CO排放的恶化效果大于生物柴油的优化效果。在小负荷时最大EGR率处,生物柴油的油耗率比柴油机原机低。(3)推迟喷油正时可以同时降低生物柴油的NO_x和碳烟排放,但过度推迟喷油正时会对生物柴油较低的经济性造成进一步恶化,而且会使CO和HC排放升高,此时生物柴油对CO和HC排放的优化作用不强。(4)在较小EGR率和较晚喷油综合作用下,NO_x和碳烟排放相比原机可分别下降54.36%和1.36%,实现了生物柴油的低温燃烧,且此时油耗率相比原机下降0.08%,但是CO和HC严重恶化。(5)单纯地提高喷油压力可以降低碳烟、CO和HC排放,同时略微改善了生物柴油的经济性。喷油压力较高时生物柴油的NO_x排放相对于柴油的增幅变小,但是生物柴油的NO_x排放仍高于柴油。(6)在较小EGR率和较高喷油压力综合作用下,NO_x和碳烟排放相比原机分别可下降8.57%和9.98%,实现了生物柴油的低温燃烧,但此时油耗率、CO和HC排放略有上升。