柴油机在高原地区运行时,大气压力的下降导致进气量不足,造成柴油机动力性、经济性以及排放的恶化。通过柴油机可调两级涡轮增压技术与燃烧优化技术的协同控制研究,能够实现柴油机的高原功率恢复。针对柴油机高原运行进气不足的问题,本文基于高原进排气模拟系统,开展不同增压系统柴油机气系统能力试验。结果表明,匹配单级增压系统柴油机由于受到压气机压比及流量范围的限制,高海拔时性能改善程度有限。采用可调两级涡轮增压系统后,柴油机实现了海拔3000m内功率100%恢复和海拔4500m功率85%的恢复。表明可调两级涡轮增压系统能够满足柴油机在高海拔运行时的进气需求,提升柴油机高原性能。针对柴油机高原运行燃烧恶化的问题,基于高压共轨单缸柴油机,设计开发柴油机进气节流控制装置以及喷油控制系统等,开展低过量空气系数条件下柴油机喷油提前角和共轨压力等喷射参数对其性能的影响研究。结果表明,在满足柴油机排气温度不超过限值的条件下,随着柴油机转速的升高以及过量空气系数的减小,必须更早的喷油或提高喷油压力。采用GT-Power发动机仿真软件搭建了可调两级涡轮增压柴油机稳态模型。在试验数据校核的基础上,开展柴油机海拔4500m油气协同控制计算研究。根据柴油机最大扭矩和最大功率的恢复目标确定了对应的油气范围。结果表明,在循环喷油量足够的情况下,过多的进气量会造成柴油机爆压超限,过少的进气量则会造成排气温度超限。此外,随着循环喷油量的增加,满足柴油机功率恢复要求的过量空气系数范围整体下移。