近年来，随着海运的迅速发展，船舶排放物对大气污染产生越来越严重的影响，伴随着节能环保越来越引起人们的高度关注，柴油机相关排放法规日益严格，尤其是国际海事组织（IMO）修正的《MARPOL73／78防污公约》明确规定了船用柴油机氮氧化物的排放限值。因此，如何降低柴油机的排放，尤其是降低氮氧化物的排放已成为行业内重要研究课题之一。本文以某新型柴油机为研究对象，采用FIRE三维仿真软件建立柴油机的缸内燃烧仿真模型，主要通过改变与柴油机燃烧相关的气、油、室相关参数研究其对柴油机燃烧排放的影响。首先，为了保证仿真计算的准确性，用FIRE软件进行了进气道的仿真计算，更加直观深入的掌握柴油机进气过程，对涡流比和流量系数的计算为燃烧室的仿真计算提供了理论依据；用GT-power软件建立了柴油机的单缸模型进行一维仿真，从缸内压力温度变化曲线得到进气门关闭时刻缸内的压力和温度值，为使用FIRE软件对燃烧室进行仿真计算提供了初始条件。其次，用FIRE软件按照柴油机燃烧室的几何尺寸建立缸内燃烧室的几何模型，并对模型进行网格划分，建立三维动网格仿真模型。根据实机数据、利用进气道和单缸模型的仿真结果正确设置计算参数，并根据柴油机工作过程合理选择FIRE软件所提供的缸内湍流、燃烧和排放模型后进行仿真计算，并将仿真结果与柴油机设计目标值进行比较，验证仿真模型的正确性。最后，为了改善柴油机的燃烧过程和降低排放，分别以进气、喷油和燃烧室等各方面的相关参数为研究变量利用FIRE软件对柴油机的燃烧过程进行三维仿真计算，通过对仿真结果的对比分析，根据各个参数对燃烧排放的影响规律，得出适当、合理的提高进气压力、调整涡流比、选择喷孔直径和喷孔数、增大油束夹角和增大燃烧室喉口直径有利于改善该机的燃烧排放性能的结论，该结论经气油室综合优化仿真结果得以验证，为改进柴油机结构、优化柴油机燃烧排放性能提供预见性参考。