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2015年1月1日我国国Ⅳ排放标准全面实施,国V阶段排放标准的实施即将提上议程。为了满足今后更为苛刻的国V排放法规,本文就进气增压系统、燃烧室结构以及喷油策略等因素对燃烧系统的影响进行优化试验研究。试验在一台无后处理就可达到ESC稳态试验国Ⅳ排放的两级增压、高压共轨、EGR重型柴油机上进行。进气增压系统的优化表明,在大多数工况点,尤其是中低速大负荷时,高压级涡轮机流通面积减小的2TCc方案提高了涡轮膨胀比,改善了涡轮前的废气利用率和缸内空燃比；在此基础上进行了低压级压气机优化匹配试验,相比其它增压方案,低压级压气机流通面积减小的2TC2增压器与柴油机的联合运行点向着压比和相似流量增大的方向移动,有效改善了氮氧化物(NOx)与燃油消耗率(BSFC)以及NOx与Soot的trade-off关系。在进气增压系统优化匹配的基础上,优化设计燃烧室缩口直径、凹坑深度等结构参数的试验结果表明,在中高负荷,相对于原机燃烧室SF1,缩口下移lmm的燃烧室SF4能增强缸内气流运动,提高了油气的混合均匀性和混合速率,有效促进扩散燃烧速率,实现了同时改善NOx-soot和NOx-BSFC的trade-off关系并维持缸内最大燃烧压力至合理水平。在进气增压系统和燃烧室结构优化的基础上,进行了喷油策略试验研究。结果表明：随着主喷时刻的推迟,燃烧相位推迟,soot比排放降低,但燃油经济性变差,并且主喷时刻过多推迟会使soot比排放升高。在高转速工况,提高喷油压力能同时改善油耗和排放；而在低转速大负荷,呈现出与高转速工况相反的变化趋势,soot和BSFC随着喷油压力提高同时上升。采用后喷技术后,主后喷间隔过小或过大都会导致排放和燃油经济性同时恶化。只有在适当的主后喷间隔下才能避开主喷燃烧中形成的缺氧区和活塞开始快速下行的低温阶段,达到同时改善燃油经济性和排放的效果。在高转速工况,采用高喷油压力结合适当的主后喷间隔能明显降低碳烟排放。本文对进气增压系统、燃烧室结构以及喷油参数等燃烧系统优化的ESC测试循环试验结果表明,NOx加权排放为1.799g/kW.h, Soot加权排放为0.015g/kW.h,均满足国V排放标准,且加权油耗为211.6g/kW.h。本文所优化的燃烧系统具有在降低对后处理系统要求的情况下满足国V排放标准的能力。