柴油机作为一种典型的往复式动力机械，广泛应用于国民生产的各个行业。由于其结构复杂，运动部件多，工作条件恶劣，发生故障的可能性很人。柴油机所受的激振力常常是引起故障发生的根源，因此，对柴油机动力坏境进行研究具有其现实意义。本文的研究成果既可应用于所有直列四冲程水冷柴油机，也为柴油机振动信号监测、状态识别和故障诊断提供理论依据。本文主要进行了以下内容的研究： (1) 系统地分析了直列四冲程柴油机的动力环境，研究了柴油机激振力产生的原因及特点，着重对柴油机惯性载荷和缸内气体压力载荷的分析方法进行了研究。 (2) 在不考虑缸内气体压力载荷、摩擦阻力载荷以及柴油机外部负载的情况下，分析了柴油机简化模型及非简化模型的惯性载荷(往复惯性力、离心惯性力)及惯性载荷对柴油机机体产生的横向干扰力、纵向干扰力和翻倒力矩。对康明斯六缸四冲程柴油机的平衡进行了研究。 (3) 根据能量守恒定律、质量守恒定律和理想气体状态方程，针对增压中冷型柴油机，建立了相应的物理数学模型，利用现代计算机技术和数值方法，合理运用数值计算方法求解，对6135Z型柴油机稳态工况进行了仿真。 (4) 研究了柴油机缸内压力振动识别方法，对康明斯6BT5.9型增压中冷柴油机进行传递特性试验，分析了气缸内燃爆压力与缸盖表面振动的传递特性。将小波分析方法和动态载荷频域识别理论相结合，建立了基于小波的气缸燃爆压力识别模型。运用小波分析方法对康明斯6BT5.9型柴油机缸盖振动响应信号进行预处理，将去噪后的缸盖表面振动信号作为输入，反求了柴油机气缸燃爆压力。 (5) 研究了柴油机常见故障及其产生机理，分析了采用柴油机缸内工作过程数学模型进行故障模拟的可行性。运用故障模拟的原理，通过添加故障影响系数，对喷油嘴磨损、喷油器定时过早及气门漏气等故障进行了模拟，通过在康明斯6BT5.9柴油机设置气门漏气故障，试验验证了理论分析。