目前,国内外在采用EGR系统对船用四冲程柴油机的燃油消耗率、NOx排放等方面已进行了大量的理论研究与试验分析,然而对于还未进行法规限制的颗粒排放,已进行的试验研究与理论分析尚不充分。基于此,本文开展如下工作:首先,以某型号船用四冲程中高速柴油机为试验对象,设计并建立了低压EGR系统试验台架。在此基础上,以普通柴油为燃料开展试验,获得了不同负荷和EGR率下的柴油机性能及排放的实验数据。试验表明:EGR的引入能有效降低NOx排放,但同时会引起功率、排气温度、排气压力等参数的下降及油耗的升高;单独使用EGR能够满足IMO Tier III排放法规要求,但EGR率大于30%。采用基于数量、质量和组分的分析方法对EGR作用下产生的颗粒物进行研究发现:颗粒物数量浓度粒径分布曲线呈多峰分布,且随着负荷的增加,峰值逐渐增大,总数量浓度增加,平均粒径尺寸增大。EGR率的增加,对颗粒物的数量浓度增加有促进作用,质量比排放量逐渐增大,碳成分（OC+EC）的增多。其次,基于实验数据建立试验对象的工作过程仿真模型,利用Converge软件研究分析了单独使用EGR对发动机缸内燃烧和排放的影响。计算结果表明:随着EGR率的增加,缸内平均压力、平均温度、累计放热率和瞬时放热率均有不同程度的降低,燃烧持续期加长。虽然EGR率等于20%时可以有效降低NOx生成量但仍未达到TierⅢ排放标准,Soot生成量增加,二者出现明显的此消彼长的趋势。最后,充分考虑结合EGR和米勒两种减排方案的优势,建立米勒耦合增压及EGR的三维仿真模型,研究了不同米勒度、相同米勒度不同进气压力以及相同米勒度和进气压力不同EGR率对发动机缸内燃烧和排放的影响。计算结果表明:采用米勒技术可以有效降低NOx生成量,并且当与EGR联合使用时,20%的EGR率时柴油机排放满足TierⅢ排放标准。本文的研究成果可为EGR系统设计及其关键部件EGR冷却器的设计提供基础数据,同时也可为后续的发动机黑炭排放提供理论支撑。