近年来,国内重型卡车柴油机市场一直朝着大功率、高扭矩的方向发展。国内各柴油机公司相继推出自己的重型柴油机平台,主流的11L排量柴油机最大功率达到440Ps/323kW,最大扭矩普遍达到2100N·m。本文以一台11L排量的420Ps功率六缸涡轮增压中冷柴油机为研究对象,通过喷油器优选、预喷策略优化、稳态和瞬态性能排放标定优化,在保持排放达标的情况下,实现包含动力性能、经济性能和噪声性能在内的综合性能优化。优化后发动机功率提升6.6%,达440Ps/323kW,最大扭矩提升7.5%,达2150N·m。在喷油器优选试验研究中,通过仿真分析发现采用基础机喷油器达成323kW功率指标时,发动机喷油持续期过长,导致油束碰壁,机油烟炱含量异常增高。最终采用流量提升27%的大流量喷油器,有效缩短了喷油持续期,避免油束碰壁,机油烟炱含量与原喷油器相比降低了72.1%。在预喷策略优化试验研究中,探索了发动机噪声和压力升高率与预喷参数的关系。噪声和压力升高率对预喷开关比较敏感,而对预喷正时和预喷油量不敏感。最后通过扩大预喷开启范围解决了发动机在自由加速试验中和整车急加速过程中的噪声突变问题,优化了发动机噪声表现。在稳态标定优化试验研究中,采用MBC工具箱对发动机进行建模计算。以按法规权重计算的加权NO_x排放作为边界条件,以按油耗权重计算的循环加权油耗量为优化目标进行最优化计算,得出最终优化结果。优化计算过程中,采用逆向求解的方式,得出基础机的油耗权重。然后依据基础机和dCi440-51发动机的整车路谱差异进行调整,得出最终的ESC排放循环的油耗权重分布。在瞬态标定试验研究中,对基础机瞬态标定方法进行分析发现,烟度限制标定主要对PM排放起作用,对NO_x排放没有影响。因此,分别采用两种方法标定NO_x排放和PM排放。采用K-means聚类算法将ETC试验循环转化为一个12工况点的稳态试验循环,通过标定稳态循环的NO_x排放来达成ETC试验NO_x排放要求。采用分段定速加载的方法,进行不同负荷的定速加载试验。然后通过对比不同负荷定速加载试验的不透光烟度峰值来确定发生冒烟的发动机负荷区域,从而做到精确标定烟度限制,达成ETC试验PM排放目标。