本文主要研究了JC15型柴油机的结构及主重要零部件设计,并以优化排放性能为目标研究了增压系统和燃油系统的合理匹配。通过调研国内外中高速柴油机市场,对比同等功率档柴油机的技术现状,综合国内外内燃机技术指标与零部件制造水平,以填补我国轻型石油钻机动力空白、提升企业核心竞争力为目标,开发了一款高效率、低油耗、高可靠性柴油机。利用AVL的BOOST软件,对增压器匹配、气门正时、进/排气系统及柴油机工作过程进行计算；利用有限元分析软件,对曲轴箱、曲轴、连杆、机体缸盖及组合垫片等进行可靠性分析。利用AVL HYDSIM燃油系统分析软件,确定喷油器之间油量分配和振荡特性相关的液力喷嘴流量,对不同的结构系统进行对比分析,根据计算结果选择最佳方案；利用AVL FLOWMASTER软件对冷却循环系统进行计算,选取系统中冷却液流量和压力的合理分配方案。通过对主要参数的分析及模拟计算,确定柴油机的主要结构。随后对各主要系统及主重要零部件进行详细设计和优化,使柴油机各系统得到良好的匹配,主要零部件满足高性能和高可靠性的要求。针对油井服务和发电两种工况,组织柴油机台架性能试验。试验结果表明,JC15型柴油机各项性能指标如功率、油耗、排温、排放等均达到或优于研发目标,其动力性、经济性、排放指标均达到世界先进水平,能够替代国外同类品牌柴油机。该柴油机的研发是成功的。