本文以某四缸柴油机为研究对象，结合多体动力学和有限元分析的方法利用EXCITE软件建立了不同油孔位置的轴承单元进行模拟计算。结果表明：较好的油孔位置能提高轴承润滑的耐久性和稳定性，同时提高发动机的机械效率。

本文利用有限元分析软件ABAQUS对某6缸直列发动机活塞进行强度分析，对三种工况下的活塞受力情况进行比较分析比较，对活塞进行热应力和热机耦合应力的分析以及对疲劳安全系数进行校核，验证该活塞能否满足使用要求。

在某船用12缸V型柴油机设计开发过程中，为研究缸心距、主轴颈直径和连杆轴颈直径对曲轴强度和扭振的影响，基于多体动力学、摩擦学和模态减缩相关理论建立多柔性体动力学模型，综合考虑轴瓦变形、曲轴变形、油孔和油槽位置以及摩擦副表面粗糙度的基础上采用有限差分耦合的方法求解非线性油膜特性和摩擦损失，并通过集中质量—弹簧—阻尼系统搭建轴系模型，研究轴径直径和缸心距对柴油机轴系和弹性联结发电机轴系扭振特性的影响。结果表明，柴油机的最小油膜厚度、摩擦功耗、最大合成振幅及扭振应力均随轴径直径的增加有较为明显的改善，随缸心距的增加变化不太明显；最小油膜厚度和最大接触压力具有较为明显的负相关关系；连杆轴承的最小油膜厚度均出现在点火时刻后10°左右，与缸内最高爆发压力出现时刻一致；弹性联结发电机的轴系可以明显降低曲轴的最大合成振幅及扭振应力。

为了得出一种较为通用的活塞内冷油腔仿真分析方法，采用数值仿真研究方法，从湍流模型、多相流模型、压力速度耦合算法以及油腔几何模型进行油腔CFD仿真分析方法的研究。通过对比分析仿真所得的平均机油填充率、机油分布、壁面平均换热系数和换热系数分布，得出在进行活塞油腔CFD模拟时，标准k-ε湍流模型可以更为经济的进行流动传热计算；可保证计算模拟精度的多相流模型CLSVOF计算结果周期间变化更小，计算结果稳定；活塞油腔瞬态仿真计算时，压力速度耦合算法PISO计算得出的流动换热结果精度更高，收敛速度和达到计算稳定的速度更快，模拟所得流动传热情况更接近实际；全油腔模型模拟效果相对于简化模型效果更好。通过对油腔各壁面区域换热系数随曲轴转角变化的分析，得出：振荡过程极大增强了顶面和底面的换热，油腔内壁面中顶部壁面周期平均换热系数最大；底部壁面换热系数变化趋势与顶部壁面变化趋势基本相反，这是由机油分布以及振荡规律决定的；由于侧部壁面未收到机油强烈的冲击，换热系数随曲轴转角变化相对较平缓。

本文设计了一套底置凸轮轴式柴油机CVVL机构，在凸轮和挺杯之间增加一个由偏心轮调节的中间推杆， 实现气门升程连续可调。基于ADAMS的仿真结果表明：偏心轮从0°调节到180°，气门最大升程从0.9mm增加到10.8mm，气门开启正时从92°CaA提前到58°CaA，气门关闭正时从135°CaA推迟到175°CaA；机构运行可靠， 满足发动机对配气机构的要求。

为了深入分析二次喷油策略对柴油引燃天然气双燃料发动机燃烧和排放的影响，本文在一台6缸4冲程水冷的重型柴油引燃天然气发动机上进行了试验研究。在基于最优单次喷油时刻的基础上进行二次喷油，实验结果表明，当第一次喷油时刻(start of injection 1,SOI1)在60°CA BTDC ~ 40°CA BTDC之间变化，第二次喷油时刻(start of injection 2,SOI2)为35°CA BTDC时，缸内燃烧类似于HCCI燃烧，放热率呈三角状，随着第一次喷油时刻的提前，两次喷射的柴油和天然气充分燃烧，有效热效率升高，缸内氧浓度低，NOx排放降低，THC和CO排放较低。当SOI1为35°CA BTDC，SOI2在25°CA BTDC ~ -5°CA BTDC之间变化时，随着SOI2向上止点推迟， 放热率出现较为明显的两个峰值且峰值降低，放热始点明显后移，NOx排放低，THC和CO排放较高。SOI2从-15°CA BTDC ~ 5°CA BTDC区间变化时，SOI2-SOC逐渐降低至负值。这表明在燃烧开始时二次喷射的柴油还没有进入缸内，第一次喷射的柴油先开始燃烧，因此放热的先后过程为第一次喷射柴油预混合燃烧，以及一部分预混天然气的扩散燃烧，之后是二次喷射入缸内柴油的扩散燃烧以及天然气的扩散燃烧。

以煤基燃料F-T柴油为基础，利用煤基燃料F-T柴油的高十六烷值特性和正丁醇的含氧性，按照体积分 数配制出正丁醇占比10%的F-T/正丁醇混合燃料，通过与0#柴油和F-T柴油的对比来研究混合燃料对发动机性能的影响。研究结果表明：相同工况下，F-T柴油燃烧始点最早，0#柴油最迟，混合燃料处于两者之间；混合燃料的缸内压力峰值和放热率峰值也处于F-T柴油和0#柴油之间；混合燃料的油耗率相对减小，并且动力性和经济性都大幅提升。在排放方面，CO、NOx 和碳烟排放都显著降低，体现了含氧燃料的优势。

针对柴油机缸内流场分布问题，以某四气门柴油机为研究对象，基于计算流体力学理论开展了柴油机进气道 气门 缸内气体三维模拟仿真，利用气道稳流实验验证了模拟仿真的准确性，通过更改进气门倒角参数，探究不同气门升程下，进气门倒角对四气门柴油机缸内流动特性的影响。研究表明：在不同的气门升程下，气门与气门座圈之间的气体流速较快，并且随着气门升程的增加，缸内的涡流运动更加明显，气缸内的平均进气速度也逐渐增大；通过三种气门倒角方案对比分析，小倒角方案优化效果更为明显，说明适当的减小气门倒角能获得更好的进气量和更好的涡流分布，改善柴油机的燃烧过程，提升动力性，减少排放。

采用数值模拟方法研究了喷油模式和转速的协调作用对重型柴油机高负荷高密度低温燃烧及排放的影响。 结果表明，与单次喷油模式相比，喷油量一定，在中高转速下，采用主喷+后喷喷油模式可同时得到低的NOx、CO和碳烟排放；在低转速下，两种喷油模式的各排放相差不大。喷油持续期一定，在中高转速下，采用主喷+后喷模式可同时得到低的NOx、CO和碳烟排放；在低转速下，采用主喷+后喷喷油模式，NOx排放略微降低，但CO和碳烟排放严重恶化。

在定容燃烧弹内，基于自然辐射光直接拍摄法和化学荧光直接拍摄法对纯柴油和加氢催化生物柴油与柴油 的混合燃料在不同的环境温度和喷油压力对滞燃期和瞬时 OH*、CH* 分布的进行可视化测试研究。结果表明： 加氢催化生物柴油由于具有高的十六烷值可以改善着火性，缩短滞燃期；随着环境温度的升高，OH*分布向喷嘴方向发展；随着十六烷值增加，在火焰面上OH*的分布越均匀。CH* 分布主要分布在火焰的下游与OH* 分布存在一定的重叠区域。