大气污染危害人类健康,柴油机排出NO_x和颗粒物（PM）是大气污染的主要原因之一。生物柴油含氧、不含硫,可以有效降低柴油机PM的排放,但可能增加NO_x的排放。废气再循环（Exhaust gas recirculation,EGR）是一种降低NO_x的有效技术手段,在轻型车上得到了广泛应用。但应用EGR技术,对柴油机的PM排放也会产生一定的影响。论文针对燃烧生物柴油、应用EGR技术后,颗粒前驱体的形成机理、缸内燃烧过程、颗粒的粒径、形貌、石墨结构和氧化特性进行研究,探讨了EGR对生物柴油颗粒前驱体形成路径、颗粒前驱体生成量、缸内燃烧过程、颗粒粒径、形貌、石墨结构和氧化特性的影响。主要研究工作和结论如下:采用数值模拟的方法,开展了生物柴油颗粒前驱体形成路径和生成量的研究。应用CHEMKIN软件,构建并验证了包含多环芳香烃形成的生物柴油机理文件。采用闭式均相模型,研究了EGR对生物柴油颗粒前驱体生成路径的影响,分析了不同EGR率时生物柴油燃烧中苯、萘、菲、芘、C₂H₂和C₃H₃生成量的变化规律。研究结果表明,苯主要是通过基元反应C₃H₃+C₃H₃=C6H6生成。随着EGR率的增加,生成和消耗苯、萘、菲和芘的基元反应最大反应速率均增加,最大反应速率对应时刻后移,苯、萘、菲和芘的最大生成量逐渐增加,最大生成量对应时刻后移;C₃H₃的最大生成量分别增加了6.1%和15.5%。采用台架试验方法,在186F柴油机上,分别以生物柴油和柴油为燃料,应用缸压传感器和燃烧分析仪,测量了25%负荷和75%负荷下不同EGR率时的示功图,分析了EGR对柴油机缸内压力、滞燃期和放热率的影响;测量了25%负荷和75%负荷下不同EGR率时的CO、HC、NO_x和烟度,分析了EGR对柴油机排放规律的影响。研究结果表明,低负荷时,生物柴油最大爆发压力略高于柴油,高负荷时,生物柴油最大爆发压力与柴油相差不大。随着EGR率的增加,生物柴油和柴油的最大爆发压力均降低,最大爆发压力对应时刻后移;生物柴油和柴油的滞燃期逐渐增加;低负荷时,生物柴油和柴油的放热率峰值逐渐降低,生物柴油放热率峰值分别降低约3.5%和8.1%,高负荷时,生物柴油和柴油的放热率峰值先升高后降低,峰值对应曲轴转角逐渐后移。采用颗粒分级采样装置,测量了不同EGR率时生物柴油和柴油颗粒的粒径分布,分析了颗粒粒径大小和模态分布。采用高分辨率透射电镜,拍摄了不同EGR率时颗粒的微观图片,分析了颗粒形貌。采用激光拉曼光谱仪,测量了不同EGR率时生物柴油和柴油颗粒的拉曼光谱,采用五带拟合法,对颗粒的拉曼光谱进行拟合,分析了颗粒的石墨结构参数。采用热重分析仪,测量了不同EGR率时生物柴油和柴油颗粒的热重曲线,分析了EGR对颗粒组分、起燃温度、失重速率峰值温度、燃尽温度和表面活化能的影响。结果表明,随着EGR率的增加,生物柴油和柴油颗粒粒径向大粒径方向偏移,积聚模态比例降低,粗粒子模态比例增加,颗粒团聚程度增加,颗粒化学异相性增加,石墨化程度降低,颗粒SOF组分增加,起燃温度、失重速率峰值温度和燃尽温度逐渐降低,氧化所需的表面活化能逐渐降低,颗粒的氧化活性增加。