柴油发动机素来以动力性强、燃油经济性好、CO2排放率低、使用寿命长得以广泛应用，尤其在欧美地区。然而，近年来中国多次爆发大面积“雾霾”事件，其产生机理及影响引起人们的广泛关注。据资料显示，雾霾直接对人们的呼吸系统、心血管系统、生殖与神经系统造成伤害，严重影响人们的身体健康。相比汽油发动机，柴油机由于采用压缩点火和稀薄燃烧方式，使其NOx和PM排放量持之不下，恰巧是雾霾形成重要原因。　　柴油发动机的控制目标是不仅需要获得良好转速调节，同时要保证尽量低的有害废气排放（NOX和PM）。为此，本文基于废气再循环系统(EGR)和可变几何截面涡轮增压器(VGT)，将柴油发动机的燃油-转速回路和气体回路同时作为控制目标，提出了内外双环的控制策略，具体如下:　　首先，在内环燃油-转速回路，其控制目标为跟踪期望的转速调节轨迹。基于此控制目标，本文基于Lyapunov函数的控制器设计内环控制回路，在有外部负载摩擦扰动的情况下，设计合理的燃油质量流量，从而跟踪期望发动机转速;　　然后，针对外环气体回路，本文采用两种控制器进行调节，分别是基于输入输出线性化的EGR/VGT控制器和基于未知输入扰动的滑模控制器。这两个控制器均在双环控制策略的基础上，以跟踪进排气歧管压力及压气机空气质量流量为控制目标。具体来说，基于输入输出线性化的EGR&VGT控制器，通过改变原有的输入与输出变量，将原有的三阶气体回路进行动态扩展，能够解决气体回路原有三阶气体回路的零阶状态造成的系统不稳定问题。然而，由于上述方法并未将已知模型的不确定性部分或未知模型的动态变化等因素考虑进去，因此造成基于数学模型的柴油发动机系统与实际系统的不一致。为了降低这种不一致性造成的不良影响，本文进一步设计基于未知输入的滑模控制器。同时，本文利用未知输入PI观测器对未知输入部分进行估计。值得注意的是，气体回路的输入其实是EGR和VGT阀门的开度，但本文为简便起见，首先以EGR和VGT的气体质量流量为控制变量，但最终会通过流量-开度转换模块，将EGR和VGT的气体质量流量转换称对相应阀门开度的控制。　　最后，为了更加清晰地反映上述控制器的控制效果，本文利用废弃物的排放量（烟灰颗粒物）和排放影响因子-EGR率的变化情况对上述双环控制系统进行验证。同时，我们在AMESim平台同样建立了EGR-VGT柴油发动机的双环模型，从而实现与MATLAB/Simulink的联合仿真，用此联合仿真结果进一步验证上述内外双环协同控制策略对柴油发动机控制的有效性。