エンジンの吸気，圧縮，燃焼，膨張および排気のすべての過程について，燃焼室内および吸・排気系を含んだエンジンシステム全体の，時時刻刻の熱力学的状態を数値計算により予測することをいう．エンジンの出力，熱効率，熱損失，燃料消費率，吸入空気量，排気温度，タービンおよび圧縮機の動作点など，エンジン性能にかかわる量を求め，解析や開発設計に用いる．計算モデルとして，燃焼室内には一領域モデル（ガス状態を一様とする）あるいは二領域モデル（既燃ガスと未燃ガスに分ける）が用いられ，吸排気系内には非定常流動モデルが適用される．