随着化石燃料的消耗增加以及日渐加剧的能源危机和温室效应所带来的问题,探索和利用新能源是人类走上新时代的必经之路。近年来,生物柴油因其环保性、可再生性以及可直接用于发动机且拥有比柴油优越的排放性能等优点,被视为最有前景的替代燃料。然而,生物柴油是由多种长链脂肪酸甲酯组成,成分复杂,目前对它的化学反应动力学研究仍然任重而道远。针对目前生物柴油反应动力学以及反应机理研究不充分等问题,本文首先开展生物柴油热重-傅里叶红外分析仪联用的燃烧和热解实验,采用多元非线性回归法计算求解生物柴油热解和燃烧的活化能,指前因子及机理函数,再通过F-检验进行验证。其次,构建了生物柴油替代燃料骨架反应机理,在广泛工况下对点火延迟时间和主要生成物浓度进行验证,并优化了反应机理对燃料燃烧前期产生CO2浓度的预测能力。最后,构建掺混臭氧的生物柴油燃烧骨架反应机理,分析了臭氧对生物柴油点火以及燃烧的促进作用和原理,实现对掺混臭氧后生物柴油在HCCI发动机中点火燃烧过程的合理预测。结果表明,生物柴油在不同升温速率下燃烧和热解的TG-DTG曲线变化规律一致,热解过程为单步动力学反应,燃烧过程为两步连续动力学反应。采用多元非线性回归法所求活化能接近无模式函数法所求得的活化能,通过F-检验方法与相关系数R2验证了所求取机理函数的可靠性,符合对热解过程与燃烧过程动力学机理的预测。优化的生物柴油替代燃料骨架反应机理对激波管中的点火延迟时间预测得到了验证;在射流搅拌反应器中预测的主要物质浓度与实验值显示出良好的一致性,对早期CO2形成的预测有较好的改善;新增的反应路径促进了 CO2产率,主导了早期的CO2形成。掺混臭氧的生物柴油骨架反应机理能够预测不同臭氧浓度下激波管中的点火延迟时间和HCCI发动机中的点火燃烧情况。在不同初始温度,当量比和生物柴油替代燃料组分的工况下,发现燃烧定相受臭氧的影响效果对初始温度的敏感性较低,而对当量比较为敏感;当量比和初始温度升高时,臭氧的促进作用会增强。此外,燃烧定相的位置沿着正庚烷含量高的方向移动。通过敏感性分析发现臭氧对多组分燃料的影响取决于它们各自的含量和对臭氧的敏感性。最后,添加臭氧可作为控制生物柴油在HCCI发动机中燃烧的有效方法,选择合适的初始温度,当量比和掺混对臭氧敏感的燃料也可以作为臭氧控制燃烧的辅助调节手段。