船用柴油机是船舶的动力中枢，也是船舶设备中发生故障最多的，其工作状态直接关系到整个动力装置的安全性和可靠性。开展柴油机故障诊断工作的研究，对提高柴油机的使用安全性、节约维修费用、降低污染和能耗具有重要的意义。柴油机的热工故障是一种最常见且多发的故障，尽管故障的原因多种多样，但其最终的和外部的表现都是其热力过程各种参数发生异常，超出其极限值。随着现代柴油机的发展，对其热工参数的在线监测技术越来越成熟，这就为热工故障的诊断奠定了良好的基础。本文以济柴动力总厂生产的4190型船用中速柴油机为研究对象，建立了柴油机热工故障仿真模型，利用仿真模型和集对分析方法对柴油机故障诊断进行研究，为柴油机工作状态评估以及热工故障的诊断提供一定的依据和方法。首先，通过对柴油机工作过程仿真、故障模拟和诊断研究现状的分析，确定了柴油机故障仿真和诊断研究的技术路线和诊断策略。利用AVL_BOOST软件，建立了电控化改造后的4190型柴油机准维故障仿真模型。利用实机实验数据对所建立的BOOST模型进行标定,并验证了模型的准确性。其次，根据故障模拟原理，设定故障仿真方案。对喷油定时故障、单缸停油、喷油器喷孔磨损、中冷器效率下降、增压器效率下降、排气阀关闭定时故障、曲轴箱窜气、单缸供油量不均等8类故障进行仿真计算，得到不同故障及不同故障程度下的13个热工参数的变化规律，构建了热工参数对不同故障的基准故障集，为柴油机故障诊断的定量分析提供了数值依据。最后，将集对分析应用到柴油机故障诊断当中，阐述了其基本理论和应用于故障诊断的可行性。建立了基于集对分析的柴油机故障诊断模型，采用集对联系度诊断方法，分析判断了各待检工作状态与基准故障状态的联系程度，并验证了集对诊断模型的准确性。应用Visual Basic6.0编程工具，将故障诊断模型程序化，形成了柴油机故障诊断程序，以实现对柴油机工作状态进行简便、快速、准确的诊断以及故障类型判定。