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为了实现内燃机的近零排放和超高效率,迫切需要学者们详细掌握柴油在发动机低温燃烧模式下的燃烧及排放特性。然而,基于柴油作为一种包含上百种组分复杂混合物的事实,开展包含柴油各组分的全面研究是极具挑战的,而采用替代燃料表征实际柴油的某些重要组分是一个切实可行的方法。基于上述观点,本文立足于实际柴油理化性质,通过对实际柴油组分进行详细分析,在烷烃中选择正庚烷作为代表组分,芳香烃中选择甲苯、正丁基苯和1,2,4-三甲基苯作为候选组分,计算和比较了测试燃料的密度、十六烷值、低热值和氢碳比等主要理化参数,配制了包括纯柴油在内的七种燃料,为纯柴油（记为D100）、正庚烷中添加体积比分别为20%和30%的甲苯（记为T20和T30）、正庚烷中添加体积比分别为20%和30%的正丁基苯（记为BBZ20和BBZ30）和正庚烷中添加体积比分别为20%和30%的1,2,4-三甲基苯（记为TMB20和TMB30）。为了深刻认识不同烃基苯柴油替代燃料在柴油机低温燃烧模式下对燃烧与排放性能的影响,在一台四缸涡轮增压柴油机上开展发动机试验。研究结果表明:随着EGR率增大,测试燃料的缸内压力和放热率峰值降低,CA50推迟,滞燃期延长。添加烃基苯后缸内压力峰值升高,CA50提前,滞燃期延长。在整个EGR率工况下,BBZ20的缸内压力、放热率、滞燃期和CA50曲线与D100吻合最好。在常规排放方面,对于同一种测试燃料,随着EGR率的增大,soot、CO和THC排放升高,NOX排放降低。与D100相比,烃基苯混合燃料的soot排放降低,NOX、CO和THC排放升高。在中小EGR率（EGR<20%）下,添加正丁基苯或1,2,4-三甲基苯后的NOX排放与D100的几乎一致,差异在2.6%以内。在整个EGR率工况下,与甲苯和1,2,4-三甲基苯相比,正庚烷中添加20%正丁基苯后的soot排放与柴油的最接近。对于CO排放,正庚烷中添加30%甲苯的CO排放与D100的最接近。在颗粒物方面,随着EGR率的增大,核态颗粒物和聚集态颗粒物数浓度峰值一直升高,总颗粒物数和质量浓度均增加,颗粒物几何平均直径增大。与D100相比,烃基苯混合燃料的核态、聚集态颗粒物数浓度峰值、总颗粒物数和质量浓度以及几何平均直径均降低。在整个EGR率工况下,烃基苯混合燃料的核态颗粒物数浓度与D100的较接近,特别是粒径小于25nm部分。当EGR<30%时,BBZ30的粒径小于25nm的颗粒物数浓度占总颗粒物数浓度的比例与D100的最接近;而当EGR>30%时,BBZ20的粒径小于25nm的颗粒物数浓度占总颗粒物数浓度的比例与D100的最接近。基于柴油机试验可知,正丁基苯比甲苯和1,2,4-三甲基苯能更好地作为柴油组分中单环芳香烃的代表来模拟柴油在缸内的燃烧过程与排放物生成。为深入了解正丁基苯添加比例对发动机燃烧过程与排放物的影响,特别是碳烟前驱物生成机制的揭示,将正庚烷-正丁基苯简化机理耦合到CONVERGE软件对三种燃料D100（纯正庚烷）、BBZ20和BBZ30的低温燃烧过程进行数值模拟研究。结果表明:随着EGR率增大,C2H2、A1、和A4的摩尔分数增加。在不同EGR率下,D100、BBZ20和BBZ30三种燃料的NO空间分布差异较小。对于CO排放来说,在EGR=0%时,三种燃料的CO空间分布差异最小,随着EGR率增大,三种燃料的CO空间分布差异增大。BBZ20的温度场、当量比、OH基团、soot和NO排放分布与D100的最接近。