为了满足逐渐严格的排放法规限制,改善船用柴油机的燃烧和排放变得日益重要。氮氧化物（NOx）排放、碳烟（soot）排放以及燃油消耗率（ISFC）三者之间的折衷问题为实现柴油机低NOx-soot排放和低ISFC创新技术的应用和发展带来了全新的挑战。本文基于低温燃烧的柴油机高效清洁燃烧技术路线,从控制缸内燃烧温度（进气加湿或EGR）来减少船用柴油机NOx排放出发,采用提前喷油策略或富氧燃烧（OEC）技术降低soot排放的技术措施,协同研究了同时降低船用柴油机NOx-soot排放并保证发动机动力性没有损失的燃烧优化路径,并为实现Tier III排放法规提供新的技术路线。研究采用CFD数值模拟软件AVL Fire,在1350 rpm、75%负荷工况下对一台满足Tier II排放法规的四冲程增压中冷船用柴油机进行了数值模拟。进气氧浓度范围为21%到24%;进气加湿率范围为0至100%;EGR率从0增加到25%;喷油正时从14.5°CA BTDC（Before Top Dead Center）提前至20°CA BTDC。为了在保持动力性的情况下改善NO-soot排放,研究了富氧燃烧分别耦合进气加湿和EGR的两种耦合策略。结果表明,单独使用富氧燃烧时,缸内压力和温度较高、燃烧持续期较短、soot排放较低、指示功率和NO排放较高,而单独使用进气加湿或EGR技术时则出现相反的趋势。分析结果发现,通过优化结合进气氧浓度和加湿率可以将NO-soot排放降低至低于原机且不会损失功率。同样,合理的调配进气氧浓度和EGR率可以使得NO-soot排放低于原机且功率损失不超过原机的2%。富氧燃烧耦合EGR有9种组合满足Tier III排放标准,而富氧燃烧耦合进气加湿仅有一种组合满足此排放法规。此外,基于“均质压燃、低温燃烧”技术,研究了进气加湿和EGR在提前喷油正时模式下对船用柴油机燃烧和排放的影响。研究发现,单独使用进气加湿或EGR时,缸内燃烧压力、温度和NO排放降低,ISFC和soot排放升高,而仅使用提前喷油正时则出现相反的趋势。不同的起始喷油时刻（SOI）分别与加湿率或EGR率适当优化组合可以改善NO和soot排放之间的折衷。同时,较高加湿率或EGR率造成的ISFC增加可以通过喷油正时的提前去改善。与提前喷油正时耦合EGR方案相比,提前喷油正时耦合进气加湿方案导致的ISFC增加较小。分析结果发现,上述两种耦合方案都能够实现低NO-soot排放的同时确保ISFC不会增加。提前喷油正时结合EGR有10种组合可以实现NO排放满足Tier III标准,而提前喷油正时结合进气加湿只有一种组合可满足此标准。