随着环境问题日益突出,国际海事组织对船用柴油机的排放要求越来越高,因此降低NOx的排放成为当今船用柴油机发展中需要重点关注的问题。降低船用柴油机的NOx排放的方法中,利用米勒循环系统来降低缸内燃烧温度从而降低NOx排放是其中一个重要方案。但在引用米勒循环的同时会造成进气量不足的问题,因此有必要提高进气压力来进行弥补,米勒程度越高则要求进气压力也越大。因此,为了降低NOx排放同时又不影响其它工作性能参数,有必要同时采用米勒循环系统和可调二级涡轮增压系统来实现目标。但难点是米勒循环主要通过控制气门正时来实现,而可调二级涡轮增压主要通过选取不同的涡轮和压气机型号以及不同的调节手段来实现,这样需要合理设计接近14个变量来最终完成两个系统的匹配。基于以上问题,本文通过对米勒循环系统和可调二级涡轮增压系统的理论研究来说明各系统中主要参数对发动机各主要性能的影响规律,在此基础上通过利用GT-Power进行模拟计算,基于前面规律性探讨通过手动调节各参数来优化方案,以达到降低NOx排放、油耗等指标,但这种方法由于独立的优化两套系统因而不能达到最优的优化结果。最后借用优化软件modeFRONTIER和GT-Power进行耦合计算,对两套系统同时进行优化,以达到最优的优化效果。相对于手动调节来说,通过耦合计算能够达到更低的NOx排放和油耗,分别降低了3.86%和45%,而手动调节的优化效果分别只有2.5%和38%。