随着柴油发动机动力和性能的不断提高,对其密封性提出了更高的要求,目前,研究人员对提高发动机密封性的研究重点主要集中在发动机功率以及燃料燃烧是否充分等方面。密封性能作为发动机使用性能的重要指标之一,虽已有科研人员对其进行了相关研究,但主要依靠设计人员的经验对其进行设计,在一定程度上阻碍了发动机密封性能的提高。本文以NGD3.0柴油发动机为研究对象,从产品开发的最底层,对发动机与之配套的气缸垫进行了设计,并对发动机整机密封性能进行了深入研究。研究内容主要包含以下几个部分:（1）采用逆向工程技术完成了柴油发动机气缸体和气缸盖的模型重构。运用Handyscan 3D手持激光扫描仪获取了发动机点云数据,用硅胶翻模技术得到了气缸盖内部复杂水道的结构参数;通过Geomagic Studio软件对点云数据进行了预处理,采用逆向/正向混合建模的方法在CATIA中完成了气缸体和气缸盖的模型重构;在Solid Works中,对发动机配套的螺栓进行正向建模,根据后续配套设计的气缸垫二维图纸对气缸垫进行正向建模,并完成了柴油发动机的整机装配。（2）根据柴油发动机气缸体和气缸盖结构参数以及性能参数,设计配套气缸垫。完成了气缸垫材料选择、结构选型以及理论密封力的计算;根据气缸体、缸盖结构,对密封筋的布局进行了合理安排和设计,并对其上所涉及的缸口、水孔、油孔以及螺栓孔等筋形结构进行了设计,最终完成了气缸垫设计。（3）对发动机垫片在密封性能上所表现出的结构非线性,基于有限元技术进行了稳态场研究。通过压缩回弹实验获取了气缸垫的压缩回弹曲线,根据获得的压缩回弹曲线完成了气缸垫材料属性的定义;运用ANSYS Workbench软件,采用简化气缸垫的方法对发动机进行了非线性分析;通过将数值模拟与面压实验的密封力的数据进行比较后,误差在合理范围内,整机密封力达到密封性能的要求,验证了所设计的气缸垫在密封性能上的合理性与可靠性。（4）考虑非线性因素影响,采用模拟压缩回弹实验的方法,将气缸垫密封涂层厚度和功能层厚度对发动机密封性能的影响进行了深入研究。得到了密封涂层厚度、功能层厚度与气缸垫密封性能的关系;通过插值拟合的方法确定出了最佳的功能层厚度与密封涂层厚度。通过调整气缸垫的涂层与功能层厚度,提高了气缸垫的密封性。（5）采用ANSYS Workbench软件对NGD3.0柴油发动机进行了多物理场的耦合分析,深入研究了流-热-固三场耦合作用下,得到了发动机的冷却液速度分布、整机温度分布以及整机位移等结果;探究了整机在冷却液、热应力和机械载荷的联合作用下,柴油发动机的密封性能。通过对整机进行上述的系列化分析,验证了所设计的气缸垫能够满足整机密封性能需求,发动机的密封性能得到了有效提高。（6）对设计的柴油发动机气缸垫进行了疲劳试验。通过疲劳试验获取了气缸垫在1000万次机械载荷作用下,气缸垫的受力与位移情况,最终验证了所设计的气缸垫能够满足疲劳设计寿命的使用要求。