随着人类对环境保护意识的加强,法规对环境有害污染物的控制日益加强。船舶运输对社会的发展有着至关重要的作用,然而其不可避免的对环境带来严重的影响。二冲程船用发动机因其具有热效率高、功率范围广以及维修简单等优势,在船舶运输中发挥巨大的作用。随着TierⅢ法规的实施,需要对船用发动机污染物排放进行严格的控制。燃料的燃烧过程与排放污染物存在息息相关的作用,改善燃烧过程可有效降低污染物的排放。本文主要从燃烧层面研究船用发动机的减排问题。本文研究了船用燃料的替代燃料化学反应动力学机理。化学反应动力学耦合三维仿真模拟计算可以更好地描述燃料的燃烧过程,使仿真结果更加接近于真实情况。首先,本文分析了目前常用烷烃替代燃料性能之间的不同,包括正庚烷、正十二烷、正十四烷以及正十六烷。在此基础上,分析了不同替代燃料和燃烧模式对二冲程船用发动机性能的影响。通过对比各烷烃之间的不同,选择以正十四烷作为船用柴油的基础替代燃料,构建了正十四烷化学反应动力学机理。由于芳香烃化合物对soot前驱物的影响,本文以正十四烷为基础替代燃料,构建了正十四烷-甲苯化学反应动力学机理。在此基础上研究了甲苯含量对船用发动机性能的影响,得出最适合于作为船用柴油替代燃料的组分构成。其次,通过对船用重油燃料化学成分检测,得出重油成分中占据比例较大的成分。以此构建重油多组分替代燃料化学反应动力学机理,此机理包含8种不同的组分。研究了6种不同比例组分的重油替代燃料,通过比较其在定容弹中燃烧放热率的模拟值与实验值,选择最佳的重油替代燃料化学反应动力学机理。在此基础上,构建了包含硫组分的重油化学反应动力学机理,分析了硫分对船用发动机性能的影响。最后,本文采用构建的重油多组分化学反应动力学机理耦合三维仿真模拟计算,研究了船用重油发动机减少NO_x排放的技术路线。首先分析了废气再循环、进气加湿、米勒循环以及喷油时刻等单个技术措施降低NO_x排放的潜力。以此为依据,分析了以废气再循环和进气加湿为基础结合其他技术措施的技术路线。通过对比NO_x排放和燃油经济性得出最佳的船用发动机减排技术路线。