传统的增压柴油机存在低速输出转矩不足、高速过载、增压器对柴油机输出需求响应迟滞等问题。固定截面涡轮增压器很难兼顾柴油机高、低速工况性能,且工作在设计点外时增压器效率较低。利用可变喷嘴涡轮增压器(VNT)能有效解决这些问题。第一,研究了VNT与柴油机空气系统间的相互影响机理,确定VNT柴油机空气系统关键参数间的传递关系及求解方法,建立了排气涡轮增压器空气系统稳态数学模型,为研究VNT与柴油机匹配和VNT控制奠定基础。第二,分析VNT柴油机控制系统,通过GT-POWER软件建立D19TCI样机模型,进行VNT与柴油机的匹配研究,并通过仿真研究生成VNT控制策略增压压力基本MAP,为VNT控制模型建立及VNT实验研究提供重要的基础数据。第三,针对VNT柴油机空气系统的非线性和迟滞特性,提出前馈控制与自适应PID闭环控制相结合的控制方法。建立了基于Simulink平台的VNT控制模型,并将VNT控制策略模型移植到自主开发的K2 ECU系统软件构架中进行台架试验研究。针对带有VNT的高压共轨柴油机D19TCI,研究不同喷嘴环叶片开启角度对柴油机经济性、排放性的影响,并对控制常量、MAP、曲线不断标定与优化,最终实现VNT的精确控制。试验表明,该VNT控制模型能够有效跟踪目标增压压力,实际增压压力与目标值误差控制在3%以内；前馈控制方法提高了柴油机空气系统的响应特性并解决了滞后问题,闭环控制策略实现了增压压力的快速收敛；带有VNT的柴油机有效提高了转矩储备,尤其显著提高了低速转矩性能,并在整个柴油机工作范围内,燃油消耗率比原机大大减少,尤其在低速大负荷经济性有效提高9%。