为提高利用振动信号检测汽油机爆震强度的精度，提出了一种基于非线性小波变换的爆震强度识别方法．首先，采用非线性小波变换对振动信号进行分解，提取出爆震特征．然后，在包含爆震特征的小波细节分量上计算一组能够表征爆震强度的时域统计特征参数．最后，将这些统计特征参数输入到人工智能分类器进行爆震强度识别．对某汽油机进行了爆震台架试验，并对提出的方法进行了验证．结果表明：非线性小波变换可以清晰地从缸盖振动信号中检测出微弱的爆震冲击特征；同时，采用支持向量机能够获得更优的爆震强度识别精度和泛化性能．

建立了系统动力学、缸内热力学与结构传热耦合仿真模型，并试验验证了仿真模型准确性．通过仿真对比了相同结构及工况下燃烧室各部件在自由活塞式发动机与曲轴式发动机两种形式运行时热负荷、传热损失及结构温度上的差异性．结果表明：自由活塞发动机燃烧室部件所受热负荷的峰值和作用时间小于曲轴式发动机，具有较小的传热损失与较高的能量转换效率；受活塞运动规律的影响，其缸内燃气与缸套对流传热量占结构总传热量的比例较高；各结构关键点的温度值与温度波动幅度低于曲轴式发动机，热负荷较小，性能有进一步提升的潜力．

在一台4 缸柴油机上使用一种低辛烷值G80 混合燃料(汽油和柴油的体积比为80：20)进行了多段预混压燃(MPCI)模式的研究．通过Taguchi 试验设计方法和方差分析，解析了喷油时刻、喷油比例等变量对燃烧和排放性能的影响，结果表明：指示燃油消耗率和NOx 排放主要受次喷时刻影响，碳烟排放主要受首喷时刻影响．基于上述结果，协同优化喷油时刻和喷油比例，实现了低于原柴油机的NOx、碳烟排放和指示燃油消耗率．通过能量利用分析，发现低传热损失和低排气损失是G80 压燃发动机获得高指示热效率的主要原因．

应用三维计算流体力学程序包KIVA 耦合正丁醇-生物柴油双燃料燃烧机理，研究了不同的生物柴油喷油时刻、正丁醇-生物柴油喷射比例以及EGR 率条件下，正丁醇-生物柴油双燃料高预混合燃烧着火机理．结果表明：不同的燃烧控制参数影响生物柴油和正丁醇的低温反应过程．随着生物柴油喷油时刻的推迟，燃料发生低温反应的比例降低，而中温和高温裂解反应的比例快速增加，使得反应体系活性大大提高．当生物柴油喷油时刻较早、正丁醇比例和EGR 率较低时，生物柴油的低温反应中间产物MDxO2 同分异构体生成较早，正丁醇的低温反应中间产物nC3H7CHO的生成区域与MDxO2同分异构体的分布区域一致．生物柴油喷油提前以及增大其比例，生物柴油与正丁醇可以较好混合，发生自由基的交互反应，促进着火发生．优化燃烧控制参数可以保证着火和合适的燃烧相位.

基于一台电控高压共轨柴油机，研究了不同喷油时刻 2,5-二甲基呋喃(DMF)掺混比例(质量分数分别为0、10%和30%)对柴油机排放颗粒物(PM)的尺寸分布、平均直径、数量浓度和质量浓度的影响．结果表明：在试验工况下，无论掺混与否，发动机PM 排放均以核模态颗粒(粒径为5～50nm)为主，其尺寸分布呈现明显的双峰结构．燃用纯柴油时，推迟喷油时刻，核模态颗粒数量先增加后减少，聚集态颗粒(粒径为50～1,000nm)数量的变化规律不明显，PM 的总数量、总质量与核模态颗粒数量变化趋势一致，PM 的几何平均直径(GMD)先增加后减小；DMF 掺混可以降低聚集态颗粒数量、GMD 和总质量，但却增加了核模态颗粒数量和总颗粒数量．综合考虑发动机燃油经济性和PM排放性能，30%DMF 掺混比例和-10.0°CA ATDC喷油时刻为试验工况下的最佳方案．

采用预燃式定容燃烧弹系统，可视化研究了掺混乙醇和水对柴油冷态喷雾、蒸发喷雾及燃烧等特征的影响规律．结果表明：掺混乙醇和水会使混合燃油黏度增大，从而使乙醇柴油和掺水乳化柴油冷态喷雾的扩展能力明显低于纯柴油；乙醇和水在高温下的微爆或汽化，不仅能增强混合柴油喷雾的扩展能力，同时也可以促进液滴的分裂，强化油、气的混合；在喷雾燃烧中，3 种燃油的滞燃期为纯柴油＜乙醇柴油＜掺水乳化柴油，这表明乙醇和水的掺入均会抑制柴油的着火，延长滞燃期；乙醇的加入能提高柴油的燃烧效率和燃烧温度并使碳烟的氧化速率增大；水分的加入则可降低燃烧温度和碳烟的生成，加上水煤气反应能促进碳烟的消亡，从而使乙醇柴油和掺水乳化柴油的碳烟排放均比纯柴油小；在上游低温区，掺水乳化柴油的燃烧速度最小，纯柴油最大，在下游高温区则相反，掺水乳化柴油的燃烧速度最大，纯柴油最小，这表明随着环境温度的增高，水分微爆和蒸发对喷雾和燃烧的促进作用越来越显著．

为探究松油作为柴油机替代燃料的可行性，在定容弹中结合高速摄影技术对松油掺混比例为20%、40%和50%的柴油/松油混合燃料在不同喷射压力及背压下的宏观喷雾特性进行可视化研究；同时基于一台4 缸涡轮增压柴油机，研究掺混燃料在不同负荷下的燃烧和排放特性．结果表明：随喷射压力及背压的改变，4 种燃料喷雾特性的变化规律一致；相同条件下松油掺混燃料的喷雾锥角、贯穿距及油束面积均比柴油大，且松油掺混比越大，雾化效果越好．在试验负荷范围内，松油掺混燃料的有效燃油消耗率、最大压力升高率比柴油略大；在全负荷工况下50%掺混燃料的转矩较柴油仅降低2%，表明松油可提供与柴油相当的动力输出．掺混燃料在低负荷时的NOx、CO 和THC排放均高于柴油，中、高负荷时掺混燃料的CO 及THC 排放低于柴油，NOx排放与柴油差别不大；通过增加松油掺混比例可以大幅降低碳烟的排放．

为评估某航空星形活塞发动机主连杆结构强度，建立曲柄连杆机构运动学和动力学分析模型，得到主连杆载荷特性。建立了考虑结构接触非线性因素的主连杆应力计算有限元模型，通过由模拟装置得到的实测应力数据对模型进行了标定，进而计算得到整个工作循环内的动态应力场。结果表明：副连杆引起的附加弯矩是影响主连杆杆身危险部位应力过高的主导因素。在此基础上，考虑结构表面工艺状态等因素的影响，基于临界平面法对主连杆多轴疲劳强度进行了校核。结果表明：该连杆杆身与大头过渡区域处疲劳安全系数较低，计算危险点与实际疲劳裂纹位置一致。

根据柴油机颗粒过滤器（DPF）堵塞与泄漏故障型式开展了排气阻力试验和发动机台架试验，获取了排气流量、排气温度、排气压差等主要故障特征参数数据。通过与传统压降模型进行对比分析，将正交最小二乘方法应用于DPF的故障诊断，形成基于正交最小二乘模型拟合的DPF故障诊断方法，并用试验采集到的主要故障特征参数数据对模型拟合方法进行了可行性验证。通过定义一个错误系数向量，分析了广义故障空间中不同故障型式DPF所形成的故障区域，为DPF故障诊断技术的发展提供了理论依据。通过错误系数向量能够判断出故障程度及堵塞、泄漏等故障型式，基于该结果可以进行DPF故障诊断。

基于试验测试与计算流体动力学（CFD）分析的方法，研究发动机环形冷却风扇的结构与参数对其气动性能的影响。首先对一款环形风扇和一款开口风扇进行了气动性能试验，对比分析了两者气动性能的差异。然后建立了与试验情况一致的环形风扇气动性能的计算模型，计算分析了试验的环形风扇的气动性能，并与试验结果进行了对比分析，对比结果验证了模型的正确性。使用建立的模型，分析了环形风扇的圆环结构及尺寸参数对其气动性能的变化规律的影响。分析结果表明：环形风扇的圆环采用圆角结构可提高风扇的静压效率；圆环的相对轴向尺于参数对环形风扇的气动性能有较大的影响，每款环形风扇都有一个叶片开口率使风扇的静压效率达到最佳；而圆环的相对径向尺寸参数对环形风扇的静压效率影响较小。