本文以6105QB型柴油机为研究对象，运用试验与理论分析相结合的方法，研究了五个运用参数（供油提前角、喷油压力、气门间隙、转速、负荷）对直喷式柴油机碳烟排放、噪声水平、功率、油耗率的影响，并提出优化柴油机运用参数匹配的方法。 首先，根据国标GB3847-93《汽车柴油车全负荷烟度测量方法》及GB3846－93《柴油车自由加速烟度的测量方法》及GB1859－89《内燃机噪声测定方法》，采用正交试验设计方法研究了供油提前角、喷油压力、气门间隙对柴油机全负荷烟度、自由加速烟度、噪声水平的影响。 然后，采用正交回归试验设计方法，研究供油提前角、喷油压力、气门间隙、转速、负荷五个运用参数的相互匹配情况对柴油机碳烟排放、噪声水平、功率、油耗率的影响规律，建立了烟度、噪声水平、功率、油耗率关于五个运用参数的回归方程，并证明了回归方程具有较高精度，可以用于预测研究。 最后，利用烟度、噪声水平、功率、油耗率四个回归方程，采用多目标优化设计方法中的统一目标法，对柴油机供油提前角、喷油压力、气门间隙三个运用参数的匹配进行优化，以提高柴油机的综合性能，优化的效果比较显著。 研究结果表明：供油提前角、喷油压力、气门间隙、转速、负荷率五个运用参数对柴油机烟度排放、噪声水平的影响是相互联系相互作用的，不是独立的；在一般使用工况下增大供油提前角，烟度降低；负荷率增大、转速升高均能使噪声水平迅速升高，所以降噪重点应放在高负荷、高转速工况；喷油压力对碳烟排放量的影响较为复杂，对噪声水平影响较小；气门间隙增大，碳烟排放量增大，但对噪声水平的影响则不是十分显著；合理的参数匹配是保持柴油发动机有较高综合性能的重要条件。因此，加强在用柴油机的维修、保养，保持柴油机良好的技术状况是降低碳烟排放及噪声水平，提高发动机性能的重要途径。