我国是一个铁路与船舶建造大国，2015年全国铁路机车拥有量为2.1万台，其中内燃机车占43.2%，同时世界上三分之一以上的船舶建造任务由我国承担，机车与船舶都依靠柴油机来驱动，因此石油资源成为了重中之重，但我国石油储备并不是十分丰富，50%以上的石油依赖于进口，同时柴油机的运行不可避免带来了空气污染，为应对日益严重的能源消耗与排放法规，满足国家对节能减排更高、更新的发展要求，需要开发更加节能环保型的柴油机新技术，米勒循环由于对发动机的油耗与排放有改善效果，逐渐出现在汽车研究人员的视野中，为分析米勒循环对柴油机性能的改进程度，本文以某款大型柴油机为原型，展开了米勒循环对柴油机油耗与排放性能影响的研究，所做工作与结论如下：
　　1)对某款大型柴油机建立一维仿真模型，选用牵引特性下的4个常用工况(640r/min、800r/min、920r/min与1000r/min)进行分析，在保证输出BMEP不变的情况下，将缸压曲线、油耗、功率与扭矩的仿真数据与试验对比，误差都在5%以内，满足工程设计要求。
　　2)针对米勒循环的方式，本文设计了进气门早关(EIVC)与晚关(LIVC)气门升程曲线，并应用在一维模型中进行计算，发现在控制输出扭矩不变的情况下仅改变进气门关闭时刻，米勒循环对柴油机性能改善不大，油耗降低在1%以内，NOx降低在5%以内，而且造成了Soot排放上升，缸压下降，燃烧温度上升等问题。针对这些问题，研究了米勒循环配合喷油提前角对发动机性能的影响，计算发现米勒循环配合喷油提前角对油耗与排放的改善也很小，甚至有一定程度得恶化，主要原因是米勒循环降低了发动机的进气量与缸压，导致燃烧不完全。
　　3)针对米勒循环降低发动机进气量这一问题，本文选用增大增压比使最高缸压相同的新方案，研究米勒循环配合高增压对发动机性能的影响，计算发现，米勒度越高，所需增压比越大；进气门早关(EIVC)式米勒循环下油耗与NOx随米勒度增加而下降，Soot随米勒度增加先下降后上升，综合考虑油耗与排放，EIVC下M-50(进气门早关50℃A)方案最优；进气门晚关(LIVC)式米勒循环下发动机油耗、NOx与Soot排放随米勒度加深先上升后下降，综合考虑油耗与排放，LIVC下M80(进气门晚关80℃A)方案最好。同时在M-50与M80方案基础上改变喷油提前角，发现油耗与Soot随喷油提前角减小而增大，NOx随喷油提前角减小而减小，喷油提前角为14℃A时经济性与排放性最优，同时M-50方案在油耗与NOx排放上比M80方案更好。
　　4)根据发动机参数建立CFD仿真模型，计算M0(原机)与M-50(高增压比、喷油提前角为14℃A)的燃烧情况，分析米勒循环对缸内流动与燃烧的影响，计算发现M-50缸内涡流小于M0，M0在Y轴方向的滚流随转速降低而下降，M-50滚流不受转速影响；同时M-50的NOx与M0相比下降40%以上，且转速越高NOx改善程度越小。计算中发现M0与M-50在各个转速下缸壁上有一部分Soot生成，易对气缸造成拉缸破坏发动机性能，针对这一问题选用压缩比为15.5的活塞配合148°喷油油束夹角对米勒循环下的燃烧进行优化，计算发现缸内的流场更加均匀，缸壁上Soot的排放几乎为零，达到了优化目标。