本文針對單缸非道路柴油機的現狀，利用CAE 及CFD優化設計技術對燃燒系統及機械系統進行了優化改進。
  1）通過加大噴油泵柱塞直徑、增大油泵凸輪升程、優化凸輪型線、減小高壓油管直徑、改進噴油器類型及參數等措施，增大了噴油壓力，改善了噴油規律；改進燃燒室結構，采用縮口ω 型燃燒室，加強燃燒室中央底部凸起，利用燃燒室形狀改善了燃燒室內的氣流運動；降低進氣道渦流比使之與高噴油相匹配，改善了混合氣形成和擴散燃燒過程。
  2）通過三維虛擬仿真技術，對燃油供給系統、燃燒室形狀及進氣渦流比進行了協同匹配設計，分析了不同參數變化對排放結果的影響，最終找到最優匹配方案：采用5 孔0.21 mm 孔徑74°噴霧錐角的P 型噴油器，配合0.88 縮口率的燃燒室及進氣渦流比為2.5 的氣道，供油提前角推遲至上止點前10°CA，在減少NOx 與PM 排放的同時燃油耗也略微降低，使燃燒趨于清潔節能。
  3）利用有限元分析軟件，對機體、缸蓋及活塞、活塞環等機械系統零部件進行優化改進，在提高機體結構緊湊性的同時增加了其剛度及強度，優化了噴油器孔位置，改進水道設計保證其良好的冷卻條件，改進活塞及活塞環形狀，配合先進的缸套研磨技術，降低了機油耗，為節能減排提供了保障。
  4）試驗結果證明，細致組織燃燒過程，精心設計機械結構，最終達到了降低發動機排放，提高整機性能的目標，CO、HC+NOx、PM 排放分別減少了49%、58%、74%，燃油耗降低了6.9%，機油耗降低了59%。