Resum El desenvolupament actual al camp del motors de combustió interna alternatius està principalment motivat per la reducció de les emissions contaminats i l'augment de l'eficiència energètica. El compliment del nous estàndards per a l'automoció requereix una reducció en el consum de combustible i en las emissions de contaminants i per aquesta raó resulta imprescindible l'ús de motors downsized i downspeeded. L'ús d'aquestes tècniques imposen uns requisits d'exigència elevats al sistema de renovació de la carrega i obliguen a la introducció d'arquitectures de sobrealimentació multi-etapa. Degut a la gran varietat de configuracions possibles i a l'elevat nombre de paràmetres a optimitzar, aquestes arquitectures presenten una major complexitat que els sistemes actuals. Per tant, l'objectiu principal d'aquesta tesis ha sigut investigar el potencial de les arquitectures de sobrealimentació de doble etapa per a establir, en el cas particular dels motors downsized i downspeeded, les solucions mes eficients que aconseguisquen complir amb els futurs límits d'emissions de CO2. Per aconseguir aquest objectiu, primerament s'ha realitzat una exhaustiva revisió bibliogràfica de totes les solucions existents amb l'objectiu de determinar les arquitectures de doble etapa mes prometedores. Seguidament, s'ha definit una metodologia de matching que permeta optimitzar les arquitectures mitjançant, per una banda, el desenvolupament d'una nova representació de les corbes característiques de les turbines que permeta una resolució directa dels càlculs de matching, i per altra banda, el desenvolupament d'un model 0D de motor capaç de predir amb un reduït cost computacional el comportament de qualsevol arquitectura de sobrealimentació en condicions d'operació tant estacionaries com transitòries. Finalment, s'ha dut a terme un ampli estudi paramètric en el que s'analitzen i comparen les diferents arquitectures sobre els mateixos motors, es caracteritza l'impacte de la mida de les turbomàquines i dels límits termomecàniques sobre les prestacions del motor, i es quantifica la millora potencial de les distintes configuracions en terminis de consum, potencia màxima i confort de la conducció. Com principals contribucions, la tesi proposa noves ferramentes de modelatge mes eficients per als càlculs de matching i sintetitiza les principals tendències en sistemes avançats de sobrealimentació per orientar els futurs desenvolupaments del motors Diesel d'automoció.