在当前的能源和环境形势下，柴油机作为广泛使用的耗能产品，对其性能与排放的改善仍然是一个需要大力研究的课题。其中，最根本的方法就是改善缸内燃烧过程，实现清洁燃烧。而进气系统参数、燃烧室形状和喷油参数作为主要影响因素，通过控制油气混合来影响柴油机的燃烧过程。Miller循环技术，通过进气可变气门正时控制有效压缩比，在降低最高燃烧温度和压力，改善排放的同时，提高了燃油经济性。在部分负荷工况，柴油机可以通过增大喷油提前角和废气再循环(EGR)技术来实现预混压燃(PCCI)，从而进一步降低NOx和Soot的排放。　　本文利用CFD软件FIRE对某单缸柴油机缸内工作过程建立了三维仿真模型并标定后，进行了额定工况下Miller循环，燃烧室形状与喷油锥角的匹配，以及部分负荷工况下的Miller-PCCI燃烧等相关内容的研究。　　具体工作包括以下三点：首先，利用该模型，在增压中冷的基础上，保持实际进气量和进气温度不变，在额定工况下实现了进气门晚关形式的Miller循环。研究发现，在进行计算的曲轴转角内，Miller循环使得油耗降低4.73%的同时，降低了缸内燃烧温度和压力，NOx与Soot的排放分别减少了23.6%和39.9%。之后，在 Miller 循环基础上，对六种 ω 形燃烧室和三种喷油锥角进行匹配改进。结果表明，对于该柴油机而言，130°喷油锥角匹配大直口燃烧室，在保证动力性和经济性的同时，NOx与Soot的排放比原机分别降低了58.1%和39.4%。最后，在改进的燃烧室与喷油锥角的基础上，探索了喷油提前角与冷EGR对部分负荷工况下Miller-PCCI燃烧方式的影响。结果表明，在2000rpm，1/3负荷工况下，30°(CA)喷油提前角匹配20%的EGR率，可以使预混压燃的IMEP达到0.95MPa，比原机提高了3.7%，油耗降低了3.6%，同时NOx的排放比原机降低17.6%，Soot排放降低了61.5%，达到了PCCI的预期效果。