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随着环境问题的日益严峻,石油资源的每况愈下和各国排放法规的日趋严格,对柴油机工作性能和排放要求不断提高。为有效改善柴油机的工作性能,优化燃烧过程,减少氮氧化物排放并抑制碳烟颗粒的大量生成,本文以TBD234V6型柴油机为原型机,通过将常规增压系统改造为相继增压系统,研究掺水燃烧技术对相继增压柴油机燃烧和排放特性的影响。（1）基于TBD234V6型柴油机,将原增压系统改造为相继增压系统,通过试验,确定相继增压柴油机的切换工况点为40%Pe0。在此基础上,进行掺水燃油系统的设计和乳化油的配制,试验结果表明:采用Span80、Tween80和Op-10这三种乳化剂按8:1:1或7:2:1复合使用,可制备大量掺水乳化油用于TBD234V6型柴油机进行试验研究。（2）通过试验,研究掺水率为3%、6%、9%、12%和15%对相继增压柴油机燃烧特性和排放性能的影响。试验结果表明:掺水率为0时,相继增压柴油机燃用纯柴油工作,10%Pe0≤Pe≤40%Pe0时,相比原机,最高燃烧压力升高,动力性增强,燃油消耗率降低,涡前排气温度、NOx和Soot排放量下降;45%Pe0≤Pe≤100%Pe0时,与原机相比,最高燃烧压力略微下降,燃油消耗率差别较小,涡前排气温度、NOx排放量和Soot有所下降。随着掺水率的逐渐增加,相继增压柴油机的最高燃烧压力下降,折合油耗率、NOx和Soot排放量得到显著改善。基于多目标灰色决策理论模型计算,通过主客观赋权的方法,选取10%Pe0、25%Pe0、50%Pe0、80%Pe0和100%Pe0为低、中、高负荷的代表工况点,经计算,得出:相继增压柴油机最佳掺水率为15%。（3）采用AVL-fire仿真软件,进一步研究掺水率为20%、25%和30%时与最佳掺水率15%的柴油机燃烧和排放性能对比,最终,经综合分析,确定本文相继增压柴油机的最佳掺水率为15%。此外,由仿真结果还可表明:同一负荷,随着掺水率的增加,最高燃烧压力,缸内温度和功率均呈下降趋势,掺水率为30%时,最高燃烧压力和缸内温度与掺水率为15%时相比,下降幅度最大,下降率约分别为7.8%和10.9%;在10%Pe0≤Pe≤40%Pe0时,折合油耗率逐步下降,而在45%Pe0e≤100%Pe0时,掺水率的增加,致使折合油耗率升高;NO和Soot生成质量分数下降,NO及Soot浓度场均得到明显改善。