柴油机作为机械设备领域中重要的一部分，由于其用途的广泛性与特殊性，使得故障诊断的研究更有重要意义。近年来，柴油机故障诊断技术在国内外得到了很大的发展，这不仅提高了柴油机的工作性能，也减少了巨大的经济损失。　　 本文结合实际课题的要求，对柴油机不解体的情况下，通过测量其表面的振动信号，从中提取能够表征故障的特征参数，有效地实现了柴油机的故障诊断。　　 从柴油机表面振动信号的产生机理出发，论述了柴油机的主要激励源、表面振动信号及它们之间的内在关系，分析了表面振动信号的传递路径。为实验数据采集中振动测点的选取奠定了基础。研究表明，柴油机表面振动信号含有大量的有效信息，利用其表面振动信号对柴油机进行不解体故障诊断是行之有效的。　　 在柴油机表面测取振动加速度信号以及上止点信号，在实验过程中人为地设置单一故障以及多种混合故障。为了从整体上明确柴油机的工作状况，提出了振动烈度的频域估计方法。对单一故障，采用功率谱能量分布法以及Laplace基波相关性分析提取表征单一故障的特征参数，并对这两种方法进行了分析比较。　　 对多故障的综合诊断，为克服上止点测量的不准确性等因素，提出基于复信号的高斯基波相关滤波法提取燃烧冲击响应特征参数，并根据燃烧冲击响应的模式匹配算法准确定位上止点，实现以上止点为标准参考信号对故障部位准确定位。　　 对多种混合故障的特征参数提取，采用了冲击分析的统一算法，即空间分离、时间分离(相位分离)、波形特征分离相结合的方法，并利用信号的最优化匹配追踪分解算法提取特征参数，实现对多种故障的综合诊断。　　 通过大量的实测信号对上述方法进行了验证，结果表明，所用方法对复杂故障的诊断识别实用、可靠且准确。