随着现代科技的发展,进行新型发动机的设计已不可避免,目前发动机的种类很多,而发动机设计的好坏通常采取的方法主要是靠发动机实验台来检验.随着计算机技术的发展,CAE在发动机设计和试验中的应用使一部分设计工作正逐步脱离经验设计阶段,并提供了一个快速而准确的设计手段.该文首先介绍了发动机工作过程仿真的基本理论和方法,并且在热力学、气体动力学和发动机基本原理的基础上,根据守恒定律和经典方程,利用现代计算机技术和数值方法,研究了燃烧、传热、气体流动、工质热物性、机件运动以及发动机与涡轮增压器配合之间的关系.该文根据直喷式四冲程柴油机工作过程的特点,分析了工作介质特性参数的计算方法,建立了CY4102BZLQ柴油机的气缸内、进排气系统和废气涡轮增压器的物理数学模型.在柴油机数学模型的基础上,建立了基于Matlab的增压柴油机的零维仿真模型并对其进行了模拟计算,得到某种方案下的发动机性能模拟参数,通过对模拟计算结果与试验结果比较,二者吻合良好,误差较小,具有实用性,为研究柴油机各种运行特性和故障现象打下了良好好的基础.其次,为了改善CY4102BZLQ柴油机的动力性、经济性和排放性能,该文分别设计了高次方凸轮型线、FB2凸轮型线和N次谐波凸轮型线,并进行了多次计算和优化.选择了不同配气参数的4种凸轮方案进行了工作过程模拟计算,并最终在模拟的基础上通过实验验证找到了一种较好的方案.该文所研究的柴油机工作过程模拟系统,针对性强,使用方便,对硬件要求低,为柴油机的设计工作提供了很大便利.