随着能源危机的爆发和环境污染的日益严峻，人们对船用柴油机的经济性和排放性要求日益严格。本文研究的对象为4190ZLC型船舶中速柴油机，该机排放不满足IMO Tier II的排放标准要求。基于上述原因，学校决定对柴油机的供油系统进行改造，改善其经济性和排放性。利用AVL FIRE软件对4190ZLC柴油机的进气压缩过程进行了多维瞬态数值模拟，研究了气门运动对气道及气缸内流场分布的影响，分析流场的结构，得到不同时刻进气道和缸内的流场，研究发现：随着进气门的开启，缸内瞬时进气流量迅速增加，缸内气体的速度分布均匀性比较差；气门升程由大到小变化时，缸内压力场和速度场逐渐趋于均匀。在小气门升程时，由于气门盘的节流作用，导致进气喉口位置流速迅速变化，由于螺旋进气道的涡流作用，导致螺旋进气道下方涡团比切向进气道更靠近气门座位置；随着活塞的运动，缸内压力逐渐增大，湍动能由喉口位置向缸内逐渐扩散，最后湍动能以及温度在缸内均匀的分布。利用AVL FIRE软件中的ESE-Diesel模块建立4190ZLC柴油机的燃烧模型，仿真发现：喷孔锥角对柴油机的排放有显著影响，直接影响油束与空气的混合。采用140°的喷孔锥角时，可以得到最少的NOx排放，但碳烟排放较高；其它条件不变的情况下，减小喷孔直径可以使喷雾细化，使燃油与空气均匀的混合。0.26mm喷孔直径的碳烟排放恶化，0.28mm喷孔直径的NOx生成量最高；喷油提前角增大，导致NOx的排放恶化，但降低了碳烟颗粒的排放。