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柴油机及其控制系统的建模与仿真是柴油机及其电子控制系统开发过程中难度很大的关键技术。本文根据直喷式四冲程柴油机缸内工作过程特点推导出描述柴油机缸内工作过程的数学模型。在柴油机数学模型的基础上，首次建立了基于Simulink的柴油机零维仿真模型，并对其进行仿真，仿真结果与实验结果较为吻合，论证了仿真模型的正确性以及利用Simulink进行柴油机建模与仿真的有效性，并解决了如何根据配气相位设计整体模型的通用阶段曲轴转角模块及如何使阶段子模型在同一整体模型中的仿真值与单独阶段子模型的仿真值保持一致两大难题，具有重要的理论意义和实用价值。研究了柴油机电子控制系统开发的新方法一硬件在环的实时仿真技术及仿真构成，建立了电控共轨式柴油机零维动态仿真模型和控制系统单元的仿真模型，为今后更深入的研究打下了坚实的基础。