本论文目的是研究生物柴油的动力性、经济性以及排放性能。通过综合分析，从而获得能够应用在柴油机上并对动力性、经济性和排放特性与柴油相比有所提升的一种或几种混合燃料，从而获得柴油机代用燃料。本论文采取化学和物理分析、数值分析和发动机台架试验相结合的方法。首先按不同比例配置生物柴油、甲醇与水的生物乳化油，选择和复配表面活性剂，研究影响乳化油稳定性的因素，并对乳化油的理化特性进行研究。用显微镜观察颗粒直径大小并在YC4F100-20发动机上进行燃烧排放性能试验研究，选出较好的的生物柴油乳化比例。最后利用发动机台架试验研究柴油机燃用生物乳化油对有害排放物的影响，并进行计算与试验对比分析。试验结果表明：显微观察下乳5的颗粒分布比较均匀，颗粒直径较小；在中低转速时，乳2.5和乳5的功率与B100基本相同；在燃油消耗率方面，乳2.5和乳5总体比B100降低；在台架试验中，乳2.5和乳5均比B100的HC、NOx排放要多，乳2.5和乳5的CO排放明显降低。相比于乳2.5，乳5为较好的实际应用比例。乳化改进后，显微观察下，配制的四种乳化油颗粒直径都在10μm以下，分布均匀，稳定时间长；四种乳化油的功率与纯生物柴油基本一致，动力性影响不大；四种乳化油的经济性是明显优于纯生物柴油的；四种乳化油的CO、NOx排放量均低于纯生物柴油；四种乳化油的HC排放均高于纯生物柴油。三号乳化油含水量远高于乳5，经济性好，稳定时间也大幅延长，综合考虑动力性、经济性和排放性能，三号乳化油是较好的燃油替代选择。最后提出了一种柴油机乳化油随机乳化器设计，避免乳化油不稳定的影响，降低乳化油成本，乳化效果好。