随着我国内燃机车数量的逐年增长,在拉动国民经济增长的同时,也带来了不容忽视的环境污染问题。为满足日益严格的排放法规,必须采取切实可行的措施来降低机车柴油机的有害排放。由于柴油机的燃烧过程决定了柴油机的排放性能。因此,改善柴油机综合性能最直接有效的手段就是改善缸内燃烧。本文以240ZA型机车柴油机为研究对象,利用数值仿真软件FIRE建立起了该发动机的喷雾燃烧模型,提出了多方案的燃油喷射策略(预喷+主喷、主喷+后喷、预喷+主喷+后喷),通过仿真计算,获得了不同策略下的缸内速度场、温度场以及与燃烧相关的微观场的计算结果。分析了各个喷油策略对柴油机各项性能的影响规律。其主要研究结果有以下几个方面：(1)对于一次预喷射加主喷射的工况,预喷燃油的燃烧可以很好地缩短主喷燃油着火滞燃期,控制主喷时期的燃烧放热率；少量的预喷燃油量(5%循环喷油总质量)结合相对适中的预喷-主喷间隔可以抑制氮氧化物的排放,但是碳烟的排放略有增加。在动力性和经济性方面,预喷策略使比油耗升高,平均有效压力降低,但变动幅值不大。(2)对于主喷射加一次后喷射的工况,后喷策略加强了缸内的气体流动,促进了油气混合,有助于降低碳烟排放。但是在后喷燃油量比较大(10%循环喷油总质量)的工况下,后喷燃油会使缸内燃烧恶化,降低燃烧热效率,反而使碳烟排放升高；就动力性和经济性而言,较小的后喷燃油量(3%循环喷油总质量)加上适当的主-后喷间隔(20°CA)在一定程度上还可以优化缸内燃烧,降低比油耗,提高平均有效压力升高。(3)对于一次预喷射加主喷射加一次后喷射的工况,此喷油策略可以在不恶化柴油机动力性和经济性的同时,同时降低碳烟和氮氧化物排放,并且使缸内燃油放热柔和,降低压力升高率和燃烧噪声,是一种非常有潜力的喷油方式。