为了使得增程器在发电工况下能够准确快速地响应功率请求指令，满足整车稳态和瞬态的动力需求，提出了一种电动汽车增程器发电功率动态控制策略。首先，采用前馈-反馈复合控制的方式实现了目标发电功率的闭环控制。然后，兼顾增程器的燃油经济性、NVH和排放，得到了增程器工作的最佳运行曲线和理论发电工作点。最后，采用电机转速-发动机扭矩的解耦控制方式，按照选定的增程器发电工作点将目标机械功率解耦成目标转速和目标扭矩来分别响应，通过对发动机和发电机的协调控制完成了增程器功率的响应和工作点的控制。试验结果表明，提出的控制策略可以控制增程器快速工作在理论发电工作点附近，稳态发电功率的最大偏差不超过0.5kW，瞬态调节时间小于3秒。

本文描述了一种用于内燃机缸内测量的三维层析成像方法的开发和验证，称为跨缸壁计算机层析成像(CICT)，以解决受限空间三维成像误差较大的问题。许多实际的层析成像问题需要在光学壁面上成像，光的折射可能会严重影响成像过程并破坏三维重构的结果。过去的工作主要集中在开放空间层析算法上，但这些算法并不能拓展到受限空间问题，除非对三维目标和二维图像（定义为“投影”）之间的成像过程进行适当的调整。本文首先提出的方法是建立一种描述目标光信号场与其投影之间映射关系的算法。CICT算法首先通过定量比较标定板通过光学气缸的测量投影和模拟投影来验证。然后分别用模拟火焰投影和层流锥形火焰投影对CICT重建方法进行了数值和实验验证。与由传统开放空间层析重构结果相比，CICT方法能够在高精度的情况下解决受限空间层析成像的问题。

三维层析技术通过获取火焰在空间不同方位上的二维投影，利用层析算法对火焰的空间结构进行反演以实现对火焰空间分布的还原。三维层析技术因其非入侵性以及在三维空间和时间上的高分辨率，被认为是未来内燃机光学诊断领域极具前景的技术手段。本文针对三维层析重构过程中相机位置标定精度的问题进行了深入研究并提出了一种基于重投影与真实投影相关性计算的定向角度修正算法，通过数值计算得到了相关性矩阵与角度误差的关系，实现了对相机角度误差的定向定量的修正。本研究还对修正算法进行了数值模拟，修正后的角度值都收敛到了真实值。

本文针对气阀式二冲程柴油机扫气效率和活塞热负荷问题开展了仿真和试验研究。首先使用CONVERGE软件对水平直气道结构内气体流动过程进行了分析，提出了气道优化方案，使扫气效率和缸内捕获率都得到提升；然后对活塞热负荷造成的熔顶故障进行了分析，发现熔顶的主要原因是大量混合气在活塞顶附近燃烧，导致活塞顶热负荷过高；通过对比活塞顶气侧温度和热通量，提出了燃烧室型线优化方案，并提供配合该燃烧室使用的喷油器喷孔方案，试验证明优化后的方案有效降低活塞顶热负荷，同时对发动机热效率效率有所提升。

为了应对传统燃料在柴油机上应用过程中遇到的来源与环境污染严重两个问题，甲醇/柴油混合燃料则提供了的更好的缓解途径。本文采用连续小波变换对单缸机的缸体振动信号进行时频分析，研究了不同工况下甲醇掺混比例变化对该柴油机振动特性的影响。经过频率分段得到不同燃料在高频、中频、低频段内振动峰值的变化。随着混合燃料中甲醇掺混比例的增大，高频段内，振动峰值先减小后增大；中频段内，振动峰值逐渐增大，在高负荷时有所减小；低频段内，振动峰值逐渐减小。

针对薄膜热电偶测量活塞顶壁面瞬态温度时，由于接触式测量方式破坏了活塞原有温度场而导致的误差问题，本文提出了引入误差的概念，定义了引入误差的评价指标，讨论了典型热电偶的引入误差，基于自研的热电偶，分析了影响引入误差的因素及其规律。仿真结果表明：典型热电偶的引入误差不可忽视，薄膜热电偶瞬态响应性能更好；热电偶部件热扩散系数略大于活塞热扩散系数时引入误差最小；结合分析结果对自研热电偶进行了优化，减小了引入误差。

内燃机缸内壁面传热对于内燃机的热效率、排放均具有显著影响，准确预测内燃机缸内壁面传热损失对于研究内燃机特性具有重要意义。本文基于热壁函数方法化构建起适用于内燃机缸内壁面传热的非稳态传热模型和速压传热模型，在建立传热模型过程中，充分讨论了能量方程中压力做功项、内能项和化学反应源项三组非稳态项的量级大小，并首次通过传热时间尺度的对比分析合理化简能量方程。文章充分讨论非稳态传热模型和速压传热模型在内燃机传统柴油压燃（CDC）,均质压燃（HCCI）和反应活性控制压燃（RCCI）三种燃烧策略下的热流密度预测结果，研究并发现燃烧模式对传热的影响机制差异显著，而速压传热模型对于多种燃烧策略下的热流密度均具有稳定且可靠的预测效果。

射流室的孔数、孔径及体积等参数是影响影响射流点火发动机燃烧的关键参数。为了实现更高的发动机热效率，本文提出了ANN和遗传算法的射流点火发动机结构及工况参数进行优化。通过AVL BOOST进行仿真，并将仿真数据与台架试验数据结合，进而训练出ANN模型。将ANN模型输出的热效率预测值作为遗传算法的适应度函数，对发动机热效率优化，并进一步分析了优化参数与发动机热效率的相关性。优化结果表明，ANN-GA模型具有较高的预测精度且适用于发动机的热效率预测；识别了影响热效率的关键参数，有助于指导发动机最高热效率点的工况设计以及以及射流室的结构优化设计。

本文研究了轻型汽油车在不同测试循环对排放和油耗性能的影响，在一款15TD汽油车上开展了针对WLTC和CLTC测试循环两版排放标定优化数据在WLTC、CLTC、NEDC和RDE测试循环下的排放和油耗性能试验，并对排放和油耗结果进行分析。结果表明：同一排放标定数据在不同的测试循环下表现出不同的排放和油耗特性，针对WLTC循环排放优化标定的数据在WLTC循环下表现出最优的排放性能；针对CLTC循环排放优化标定的数据在CLTC循环下表现出最优的排放性能，在NOx排放水平相当的情况下，HC降幅达到20%，CO降幅达到15%；两版排放标定数据在WLTC循环下表现出最好的燃油经济性。针对CLTC循环排放优化标定数据在RDE测试循环下表现出较好的排放性能和燃油经济性。不同测试循环对加装GPF后处理方案的车辆的PN和PM排放性能影响不明显。

基于高速往复摩擦磨损试验仪，采用球-板和活塞环-缸套两种摩擦副对碳烟颗粒的摩擦磨损特性进行了研究。结果表明：碳烟颗粒的加入，由于抑制了机油中添加剂发挥作用以及团聚后发生三体磨粒磨损等原因，加剧了钢球的磨损并增加了摩擦系数。而当碳烟浓度为3%时，碳烟颗粒在摩擦副表面生成润滑薄膜，使得磨斑直径减小。碳烟颗粒增加了机油的粘度，提高了润滑油膜在混合润滑状态的承载能力，再加上在摩擦副表面的“滚珠效应”和修复机理，从而减小了活塞环-缸套的摩擦系数，但却加剧了缸套的磨损。