近年来，随着国内外油耗及排放法规的逐步加严，越来越多的节能减排技术被批量应用，发动机的强化程度和热负荷也随之增加，这对发动机冷却系统提出了更高的要求。热负荷过高和过低都会对发动机的经济性和可靠性产生影响。本文以E4T16涡轮增压发动机为研究对象，该发动机基于现有的自然吸气发动机，采用涡轮增压技术得到的一款轻量化发动机。该发动机项目在初期测试中发现了缸垫粘结、机油积炭、缸孔轻微拉伤等过热问题。测试结果显示缸体缸间温度已达到267.4℃。本文基于测试遇到的问题，利用PRO/E建立研究对象的3D模型，利用HYPERMESH软件进行模型网格划分处理，利用FIRE软件进行水套CFD计算，利用ABAQUS软件进行温度场计算分析。首先在HYPERMESH中导入IGS格式的PRO/E下的模型，进行计算模型预处理和网格划分；然后根据试验测试结果对计算模型的相关参数进行初始值定义，之后进行模拟计算；将计算结果与试验测试结果相比较，确定计算模型建立的准确性；最后在此模型的基础上完成其它优化方案的计算分析。本文通过制造工艺性、制造经济性、发动机可靠性、CAE计算结果多方面综合评估，首先从六个优化方案中确定出两个相对较好的优化方案。然后对较好的方案进行样件试制、试验测试，确认优化效果。结合试验测试结果，确定出最终工程实施的技术方案。最终通过台架耐久性测试及试验后发动机拆解分析，确认该项目遇到的过热问题得到解决。通过综合评估的方式，为项目快速地找到了解决方案，节省了时间和费用，最终将水套向中心延伸的改进方案作为批量生产方案并且批量实施。