近年来，随着科技的进步，人们对海洋等特殊领域的探索能力不断加强，需要更多能够适应高背压环境的柴油机。高背压环境中工作的柴油机与普通柴油机有很多不同之处，在此基础上，本文对高背压环境中的柴油机展开了几方面的研究。对于高背压柴油机的高压空气起动的基本原理和工作过程进行了详细的介绍，建立计算机仿真模型，研究了排气背压、高压空气管路的直径、高压空气的压力、润滑油的温度以及发动机起动时曲轴的起始位置等因素对起动过程的影响。对水下柴油机后排气管的倒灌现象进行了研究，在前人的研究基础上建立了后排气管倒灌的物理模型，计算得到防止后排气管倒灌的最小管内废气流速。通过对某16缸高背压柴油机建立仿真计算模型，计算了不同排气环境背压对柴油机稳态工作性能的影响以及背压波动时柴油机的瞬态性能的变化。研究了高背压环境下涡轮增压器参数、气门正时、压缩比、排气系统型式对柴油机稳态运行性能的影响，以及后排气系统的结构参数对柴油机整机的稳态运行性能，起动过程性能以及背压波动等过程中的影响。对普通涡轮增压柴油机在高背压环境中的适应性进行了理论和计算分析，并提出了两种使柴油机能够在不同的背压环境中正常运行的改进方案。