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在大幅降低NOx和PM排放的同时改善燃油经济性和降低CO2排放是柴油机燃烧优化的核心目标。欧盟已于2013年1月实施了欧VI排放法规,而我国也将在2020年1月1日起在全国范围全面实施国VI排放标准,日益严苛的排放法规使重型柴油机技术面临严峻的挑战。为满足未来更为严格的排放法规要求,除需要采用SCR、DPF等高效后处理技术外,通过燃烧的优化组织能改善柴油机NOx-soot的折衷关系、燃油经济性和CO2排放,降低对后处理效率的过高要求以及后处理的成本和复杂性,提高工程实现的可行性。针对欧VI排放要求,本文研究不同增压系统与EGR耦合控制对柴油机燃烧、性能和排放的影响规律,探索在不同NOx原始排放下,满足排放控制需要的增压系统方案及燃烧控制优化途径。本文在一台电控高压共轨重型柴油机上,基于高压冷却废气再循环（EGR）,对比研究了带废气放气阀式单级固定截面涡轮增压器（WGT）、单级可变截面涡轮增压器（VGT）、两级固定截面涡轮增压器（WGT-FGT）和两级可变截面涡轮增压器（VGT-FGT）四种增压方式对柴油机性能与排放的影响。结果表明:可变截面相对固定截面增压系统（VGT相对WGT,VGT-FGT相对WGT-FGT）,能显著提高涡前与进气压差,实现更高EGR率和更低的NOx排放,同时能够提高进气充量,从而改善燃烧过程。随着NOx比排放的减小,四种增压方式的油耗都呈现上升趋势,对于28.9 kW/L功率段,当NOx原始排放控制在5.0 g/kW-h左右,采用WGT-FGT两级增压燃油消耗率与VGT和VGT-FGT两种增压方式相当,相对WGT单级增压获得一定改善,碳烟排放与两级VGT-FGT接近,明显优于单级WGT;随NOx排放降低,可变截面增压系统相对固定截面增压系统逐渐表现出优势;当NOx原始排放控制在3.5 g/kW-h左右,单级VGT可以获得与两级VGT-FGT接近的燃油经济性和碳烟排放,当NOx控制更低（3.5 g/kW-h以下）,两级VGT-FGT降低油耗和碳烟的优势更加明显。对于24.5 kW/L、21.0kW/L升功率较低的情况,当NOx控制不低于3.5 g/kW-h,两级WGT-FGT是较佳的选择方式,当NOx控制较大时（8.0 g/kW-h左右）,单级WGT从成本和安装空间考虑具有一定的优势。对于各个功率段,四种增压系统在25%负荷下的排气温度都低于SCR高效温度区间,而在100%负荷下单级WGT排气温度过高,超过SCR高效温度范围,同时造成增压器热负荷较大,可靠性受到影响。因此,对后处理进行有效的热管理以满足严格排放法规也十分关键。