传统往复式活塞发动机由于存在曲柄连杆机构，整体高度难以降低、发动机重量难以减轻，直接影响了发动机的紧凑性设计和轻量化设计。开展具有新型结构布局与高效率热力循环相结合的新概念活塞发动机预先研究具有重要意义。本文参考国外NEVIS发动机专利和相关工程样机研究介绍信息，根据NEVIS发动机无连杆、大缸径、新型进排气系统、可变压缩比调节机构、可变排气们正时调节机构等一系列结构特点对其进行概念设计及分析。主要研究内容包括：1、NEVIS发动机结构分析：分析NEVIS发动机结构特点，利用三维建模软件建立发动机主要部件结构模型，结合NEVIS发动机的三维模型分析其结构组成、工作过程及工作原理；2、发动机缸内热力学工作过程数学模型建立与仿真：建立发动机缸内热力学工作过程数学模型，利用MATLAB软件集成的Simulink仿真工具建模分析发动机气缸内热力学基本微分方程、气缸工作容积变化规律、燃烧放热率以及气缸周壁的传热；3、NEVIS发动机预测性能指标评价：对比NEVIS发动机和传统四冲程点燃式活塞发动机在恒定转速、不同负荷下的性能指标，主要是经济性和动力性指标。本文研究成果为今后开展具有新型结构布局与高效率热力循环相结合的新概念发动机设计研发奠定了一定的理论基础。