相继增压技术作为提高柴油机性能的有效方法之一，被广泛应用在现代新型舰船柴油机上。但相继增压柴油机在增压器切换过程却可能会发生喘振、转速波动大、冒黑烟、排温高、噪声大等问题。这些性能指标的好坏均与柴油机气缸内燃烧过程的组织有关，而燃烧过程的优劣则取决于燃油喷射系统、换气系统及燃烧室结构的合理匹配。在燃烧室结构参数不作变动的情况下，本文对TBD234V12STC柴油机的稳态及瞬态过程分别进行仿真计算，通过调节换气过程和喷油过程的参量来改善相继增压柴油机切换过程的稳定性。换气过程的研究内容包括切换转速和切换延迟时间的确定，喷油过程的研究内容包括切换过程的循环喷油量、喷油提前角以及喷油压力的选取，由此引进多目标优化这一概念，为相继增压柴油机切换过程的稳定性研究提出了新的研究思路。提出了利用多目标进化算法对切换过程中的转速波动、排放等性能进行优化设计，即分别选取切换延迟时间内的循环喷油量和喷油提前角作为设计变量，在功率以及最大爆发压力的约束条件下，采用Sobol序列法生成初始均匀种群，利用Pareto的非支配排序的方法对相继增压柴油机瞬态切换过程的喷油策略进行优化设计，最高可以使相继增压柴油机切换过程中转速波动及碳烟排量分别降低92%和82%。由于传统机械式燃油喷射系统的调节精度和灵活性较低，不利于相继增压柴油机切换过程的平稳、快速过渡。因此，为了保证相继增压柴油机稳定性有所提高，本论文为TBD234V12STC柴油机匹配了电控单体泵燃油喷射系统，并对其切换过程进行了仿真计算，通过分析得出了使用电控单体泵燃油喷射系统可以有效提高相继增压柴油机切换过程的稳定性。