基于可视化单通道实验台架，运用固体颗粒发生器产生来流颗粒，采用激光位移传感器在线测量颗粒层厚度，对商用碳黑颗粒在柴油机颗粒捕集器（DPF）过滤壁面上的沉积过程开展研究。实验结果表明：商用碳黑颗粒的沉积过程可分为深床期、长树期、搭桥期以及颗粒层期四个阶段，当碳黑沉积厚度达到20μm左右时，沉积过程进入到颗粒层期。随着过滤速度增大，颗粒的过滤压降，沉积厚度和堆积密度随之增大。商用碳黑颗粒本身的团聚程度越高，对应的最终过滤压降，沉积厚度和堆积密度越大。灰沉积量的增加会导致载体切片的初始压降增大，但是当灰沉积量在2g/L时，能够有效降低深床过滤期的过滤压降。

废气处理水箱作为产生防爆柴油机排气背压的主要部件，优化其结构设计显得尤为重要。将前隔板增加两排小孔，阻火器内置的改进后的废气处理水箱为研究对象进行台架试验，测试防爆柴油机外特性下的动力性、经济性和排放等数据。结果表明，改进前后，发动机输出转矩和油耗无明显变化，NOx排放平均降幅为8.16%；记录了外特性各个转速3min的耗水量，改进后可累计节省冷却水1.7L，有效的减少补水次数或行驶更多里程；改进后结构缓减了内部气流的堆积，有利于减小排气背压。排气温度的降低更契合排气温度不超70℃。

活塞温度场分布将直接影响活塞的热应力分布状况，进而影响活塞的热疲劳寿命。以一款满足国五排放限值的高压共轨柴油机铝合金活塞为研究对象，结合柴油机燃烧测试和活塞温度场试验测试结果，建立了柴油机一维热力学仿真模型和活塞传热仿真模型，计算了活塞在标定功率工况下的稳态温度场和周期循环下的活塞瞬态温度场。研究结果表明：活塞结构表面各位置的温度波动幅度相差较大，燃烧室中心温度变化最为剧烈；活塞火力面和火力岸2mm深度范围内瞬态温度变化较大，随着深度的逐渐增加趋于平缓；活塞瞬态温度变化相比于缸内燃气瞬态温度变化存在约20°CA的延迟。

非道路高压共轨柴油机工作条件恶劣，对振动噪声性能提出较高要求。应用多体动力学方法以及测试技术，建立非道路高压共轨柴油机活塞组动力学模型、阀系动力学模型以及整机多体动力学分析模型。分析了活塞组和阀系动力学特性以及主轴承载荷变化情况；分析了整机振动与噪声特性；通过对机体与曲轴模态测试，验证了缩减模型的准确性。研究结果表明：在四缸机倾覆力矩作用下，2阶谐次及其整数倍谐次下发动机振动较大；二阶谐次下，机体主推力侧加速度级最大值156dB，次推力侧加速度级最大值163dB，气缸盖罩加速度级最大值152.7dB；油底壳表面辐射声功率级最大，最大值为109.1dB；在523Hz频率下声压级最大，最大值为85.23dB，1911Hz频率下出现最小值，最小值为46dB。

非道路柴油机工作条件恶劣、工况变化剧烈，热负荷与机械负荷偏高，针对缸盖等零部件进行热负荷研究，对提高内燃机的整机性能和可靠性具有重要意义。基于流固耦合方法，建立了某非道路四气门高压共轨柴油机整机有限元模型，采用硬度塞温度测试方法对标定功率工况和最大扭矩工况下气缸盖火力面的温度布进了测试，修正了传热边界条件，采用直接耦合方法研究了标定功率工况冷却水套与缸盖温度场，基于热机耦合方法研究了标定功率工况缸盖的应力与变形分布，优化了冷却水套流动特性，研究表明：两个排气门之间鼻梁区测试温度最高，达到337.5℃，3缸的最高测试温度要平均比1缸高4.2℃，标定工况的最高测试温度比最大扭矩工况平均高5.1℃ ，计 算结果与试验结果误差在5%以内；热机耦合工况下缸盖最大等效应力为300.43MPa，位于排气门之间的鼻梁区，最大变形发生在冷却效果较差的缸盖飞轮端，变形量达到0.458mm；优化后缸盖水套的流动分布均匀，平均流速由1.38m/s提高到1.44m/s，缸盖最高温度降低9.12℃，热机耦合工况最大应力降低22。7MPa，最大变形降低0.011mm。

进排气压力的瞬态特性对泵气损失、充气效率以及涡轮增压器废气能量利用有重要影响。为研究进排气压力波动的变化规律，以增压中冷4缸柴油机为对象，利用进排气以及缸内瞬态压力传感器和燃烧分析仪，对不同工况下进排气管处的瞬态压力进行了测试与分析。研究结果表明：当发动机转速一定时，随着负荷的增加，排气压力曲线随曲轴转角的变化规律基本一致，波峰峰值增加，但波峰峰值所对应的曲轴转角不变，在进气门开启前270°附近的位置；排气压力的波动强度随负荷的增加而增加。在外特性下，随着转速的增加，排气压力波峰所对应的曲轴转角位置后移，同时波峰峰值明显升高，从2200r/min到4000r/min，四个波峰峰值平均增加15.7%。在相同的转速不同负荷下，进气压力波动的规律相近，进气压力的平均值和波动均方根随着负荷的增加而增加，但是波动强度变化不大。

以某增压、四缸直列四冲程柴油机为研究对象，建立了活塞组的动力学模型，基于课题组的温度场试验测量值及相关边界参数，分析计算了销孔偏置、配缸间隙、活塞型线中凸点位置及活塞椭圆度对活塞二阶运动的影响关系。分析结果表明：改变活塞的结构参数在很大程度上影响了活塞运动过程中的平顺性与润滑状态。活塞销孔的偏置，无论是偏向主推力面或是次推力面均可降低敲击动能；增大配缸间隙会导致活塞二阶运动幅值与敲击动能增大；活塞裙部中凸点从10 mm处上移5 mm可使最大倾斜角降低48.1%；减小活塞裙部的椭圆度有利于降低敲击动能，但过大的接触面积会使得摩擦损耗增加。

本文以市面在售的成熟润滑油为基准对山西省潞安太行有限责任公司新生产的柴油车用润滑油通过油液分析手段对试验前后的润滑油理化性能进行了较全面的分析，在理化性能分析的基础上通过台架试验评价了润滑油的使用性能，弥补了以往评价方法集中在单一性能指标的局限性，实现了静动态相结合的润滑油评价方法，为及时准确的判断润滑油的使用性能状态提供了可行的方法。

本文建立了应用于车用内燃机有机朗肯循环余能回收系统的离心式叶片膨胀机GT-power的仿真模型，介绍了模型建立的过程和关键设置，并且研究了膨胀机进口工质的温度和压力对膨胀机性能和发动机经济性的影响。分析结果表明膨胀机入口工质压力越高膨胀机的输出功率和效率越高，在工质压力为7bar时膨胀机的效率可达80%并且随着压力的升高效率继续上升。另外通过6DL柴油机各个工况点的排气温度和排气质量流量计算换热器的工质质量流量，研究了发动机工况点和膨胀机中工质流量的关系，发现在中高负荷下尾气能量可以满足驱动多个膨胀机的需求，为发动机的工况和膨胀机的匹配奠定了基础。

以某自然吸气高压缩比直喷汽油机为研究对象，利用一维软件和三维软件软件对汽油机的工作过程进行了数值模拟，探究了超高滚流进气系统在高热效率燃烧系统中对燃烧性能的趋势性影响，研究中共设计了三款不同滚流比气道和四种计算方案，对不同计算方案的瞬态滚流比、瞬态湍动能、缸内速度场、当量比分布、放热率和缸内平均压力等进行了对比分析，研究结果表明：滚流比的大小影响缸内混合气的分布和湍动能的强度，较强的滚流比可以将更多能量保留到上止点附近，提高点火时刻缸内平均湍动能，从而影响缸内燃烧，进而影响发动机的性能；带凹坑的活塞形状设计可以避免滚流不同带来的湍动能偏心问题，可以使火花塞处在湍动能较高区域，有利于点火之后火焰的迅速传播；在此燃烧系统中，滚流比增大到一定程度，缸内的平均压力峰值再难提高，对性能的增益已接近极限，过高的滚流比对发动机性能的提升已无明显作用。