随着世界范围内石油资源的日益匮乏和需求者要求的日益提高,世界各大柴油机生产厂商都在不断改进自己的产品以满足下一代交通工具对柴油机功率密度和功率质量比的要求。目前国内设计生产的高强化柴油机在升功率、油耗和可靠性方面与国外同类机型还有较大差距。本文以国外某型高强化柴油机为研究对象,进行了该高强化柴油机性能的仿真研究与分析,并开展了高强化柴油机与可调涡轮增压系统匹配的研究。本文首先针对柴油机各物理子系统进行了数学描述,建立了高强化柴油机工作过程的数学模型,采用一维不定常流描述进排气系统的气体流动。应用GT-POWER软件全面建立了高强化柴油机的工作过程仿真计算模型,通过仿真结果和试验数据的比较,验证了仿真模型的可信性。在此基础上进行了该高强化柴油机标定工况的工作过程仿真计算,对其标定工况下的主要性能指标进行了预测分析。针对该高强化柴油机主要运行参数和结构参数进行了优化研究。在确定了相关优化变量和约束条件后,应用GT-POWER自带的优化工具建立了以标定工况下柴油机动力性最优为目标的高强化柴油机性能优化的仿真模型,计算结果表明:经过参数优化后,该柴油机性能进一步提升。针对高强化柴油机的性能要求,进行了高强化柴油机高增压系统的方案论证,确定了该高强化柴油机采用单级高压比可调涡轮增压系统。应用可调涡轮增压系统的仿真计算模型,研究了可调涡轮增压系统与高强化柴油机的稳态匹配规律。通过仿真计算,分析和总结了可调叶片位置对柴油机性能的影响规律,建立了高强化柴油机与可调涡轮增压系统的联合运行线。在此基础上,获得了全工况下可调涡轮增压系统的叶片位置脉谱。