非道路用机械的使用范围非常广泛。其工作条件恶劣,对环境的污染比较严重,世界各国及相关组织都针对非道路用柴油机制定了相应的排放法规来限制其有害排放物。改善柴油机排放的技术手段有很多,其中最重要的是优化燃油系统、进气系统以及缸内燃烧之间的合理匹配。TY3100EZ柴油机的排放仅能满足2008年的排放标准,与2013年即将实施的EPA Tier4B排放标准有一定的差距。为了扩大该机型的使用范围,需要对其排放性和动力性进行改进。本文主要围绕TY3100CR柴油机所采取的高压共轨燃油系统和EGR系统两项技术措施开展研究。首先,利用GT-Fuel软件建立了高压共轨系统仿真模型,主要包括高压共轨管和电控喷油器模型。通过考察共轨压力波动和喷油规律,本文研究了高压共轨管容积、长度、直径对管内压力波动性和供油均匀性的影响；然后研究了电控喷油器结构参数对喷油特性的影响,主要参数包括喷嘴孔数和孔径、控制室容积、进油孔和回油孔直径、针阀质量及弹簧预紧力等。其次,利用GT-Power和GT-Fuel软件对高压共轨柴油机TY3100CR进行整机建模,优化进气系统和燃烧系统并模拟整机性能。通过DOE模块和VT-Design软件对进排气门配气相位和凸轮型线进行优化；对压缩比和喷油正时进行优化；然后通过模拟仿真计算对整机性能进行预测。计算结果表明,仅通过优化喷油正时来降低NOx排放的潜力有限,还需要联合运用其他技术；改进后的柴油机动力性和经济性均能满足设计要求,但是NOx和SOOT排放仍然很高。最后,利用GT-Power软件建立EGR了系统仿真模型,研究了EGR技术对柴油机性能的影响。研究结果表明：EGR系统可以大大降低NOx排放,但是会引起碳烟排放升高；采用EGR中冷技术后可以进一步改善柴油机的排放以及其他性能,特别是对SOOT和燃油消耗率改善较大。论文最后对EGR率和喷油正时角进行DOE优化来改善整机性能,优化结果为,最大转矩工况的优化点为SOI=-4.3。CA, EGR率=12.7%；额定工况的优化点为SOI=-7.9。CA, EGR率=13.5%。此时,柴油机的动力性、经济性以及NOx排放性能均能满足设计要求。