本文针对单缸非道路柴油机的现状，利用CAE 及CFD优化设计技术对燃烧系统及机械系统进行了优化改进。
  1）通过加大喷油泵柱塞直径、增大油泵凸轮升程、优化凸轮型线、减小高压油管直径、改进喷油器类型及参数等措施，增大了喷油压力，改善了喷油规律；改进燃烧室结构，采用缩口ω 型燃烧室，加强燃烧室中央底部凸起，利用燃烧室形状改善了燃烧室内的气流运动；降低进气道涡流比使之与高喷油相匹配，改善了混合气形成和扩散燃烧过程。
  2）通过三维虚拟仿真技术，对燃油供给系统、燃烧室形状及进气涡流比进行了协同匹配设计，分析了不同参数变化对排放结果的影响，最终找到最优匹配方案：采用5 孔0.21 mm 孔径74°喷雾锥角的P 型喷油器，配合0.88 缩口率的燃烧室及进气涡流比为2.5 的气道，供油提前角推迟至上止点前10°CA，在减少NOx 与PM 排放的同时燃油耗也略微降低，使燃烧趋于清洁节能。
  3）利用有限元分析软件，对机体、缸盖及活塞、活塞环等机械系统零部件进行优化改进，在提高机体结构紧凑性的同时增加了其刚度及强度，优化了喷油器孔位置，改进水道设计保证其良好的冷却条件，改进活塞及活塞环形状，配合先进的缸套研磨技术，降低了机油耗，为节能减排提供了保障。
  4）试验结果证明，细致组织燃烧过程，精心设计机械结构，最终达到了降低发动机排放，提高整机性能的目标，CO、HC+NOx、PM 排放分别减少了49%、58%、74%，燃油耗降低了6.9%，机油耗降低了59%。