本文以某1.5L混动专用增压直喷汽油机为研究对象，通过试验分析了低压EGR系统对比油耗以及燃烧的影响。采用催化器后取气的低压EGR方案可以在低油耗区域做到28%的EGR率，燃烧稳定性是限制EGR率进一步提升的原因。随着负荷的提升最大EGR率呈逐渐降低的趋势，负荷越高EGR降油耗的效果越明显。另外，AI50的提前量基本保持不变，同时燃烧持续期的延长量逐渐降低，在高负荷时EGR率对燃烧持续期影响小。

针对环形多极柱高速电磁阀衔铁设计需要兼顾磁路磁阻、衔铁质量以及衔铁运动的阻尼问题，本文提出了环形极柱电磁阀衔铁不同区域对电磁力贡献大小不同的设想，通过仿真计算结果证实了设想的正确，并得到了电磁力在衔铁的分布规律。据此，提出了两种在衔铁开槽的结构设计。通过对比分析，得出扇形槽较梯形槽方案好，然后以电磁阀开启响应时间和关闭响应时间为目标，对扇形槽几何参数和衔铁厚度开展多目标优化。结果表明：优化后，运动件减重21.6%，电磁阀开启响应时间减少11.1%，关闭响应时间减少30.0%。减小衔铁运动油膜阻尼的同时提升了电磁阀整体的动态响应特性。

针对柴油机不同工况之间特征的非线性变换及其分布的差异，提出了一种自适应工况的柴油机排气阀漏气故障诊断的新方法。首先，通过分析相邻缸声发射信号的干扰，提取整周期信号中指定曲柄转角区间内的声发射信号，并将信号作为一维卷积神经网络的输入以提取特征。然后，基于域自适应算法减少源域（一种工况）和目标域（另一种工况）的特征分布差异，Adam优化算法用于微调模型参数。最后，利用柴油机故障模拟实验的数据集对该方法的诊断性能进行了评估。结果表明，该方法提高了故障诊断的准确性，在进行跨工况故障诊断时平均准确率可以达到99.39%以上，其泛化性能优于传统方法。

柴油机压燃式的工作方式使得燃料的物理、化学特性共同影响其工作过程，而低温环境下燃油雾化效果差、化学活性降低，导致柴油机存在起动性能差、综合效率低、可靠性低等问题。基于不同的石油馏分特性存在显著差异，提出通过馏分设计来改变燃料性质以适应冷起动工况。宽裕石油馏分组成过于复杂，直接研究燃油与柴油机冷起动下的相互作用关系十分困难，因此构建准确的表征燃料对提升柴油机冷起动性能意义重大。论文首先分析了宽裕直馏石油馏分组成成分、确定决定燃油特性的物理化学参数，遴选出14个组分(正戊烷、正庚烷、正癸烷、正十二烷、正十六烷、正二十烷、异辛烷、异十六烷、甲基环己烷、十氢萘、甲苯、1,2,4,-三甲基苯、四氢萘、1-甲基萘)作为通用表征燃料基础组分。它包括了正构烷烃、异构烷烃、单双环烷烃、单双环芳香烃，覆盖了直馏石油初馏点至350℃馏程范围的所有常见烃类型。然后针对所选组分构建了包含260个组分、856个反应的多组分通用表征燃料的简化动力学机理，并已根据实验数据进行了包括着火滞燃期、层流火焰速度、反应物浓度分布的广泛验证。当前的机理验证不仅针对每个纯组分，而且也针对狭义上的汽油、喷气燃料和柴油燃料的表征燃料、实际燃料。结果表明，该机理对初馏点至350℃馏程内的馏分特性进行表征，为燃料设计提供了强有力的工具。

对置式发动机与传统柴油机具有结构上的差异，因此对置二冲程柴油机喷油器的位置只能位于气缸侧面，同时缸内具有较强的涡流作用与较弱的挤流作用。因此，针对解决传统浅坑式对置活塞燃烧室挤流作用较弱的缺陷，同时缓解对置发动机存在的壁湿效应以及燃烧室混合气过浓集中于中心的问题，得到优良的混合气，形成燃烧室型线与缸内气体流动与喷雾特性的良好匹配，现设计了一种单侧喷油器双碰壁燃烧系统与喷油器布置方案,进行对燃烧室凹坑参数改变的仿真分析与优化，结果表明，适当增加燃烧室的凹坑长度与适当降低燃烧室的内室占比对该燃烧系统的工作特性有改良作用。

粉末高温合金作为燃气涡轮发动机涡轮盘等高温部件的关键材料，容易发生热机械疲劳失效。本文研究了粉末高温合金在不同机械应变幅值（0.5%、0.6%、0.8%、1.0%）、不同温度循环范围（300-650℃、300-750℃）以及加载相位角（0°、±45°、±90°、±135°、180°）下的热机械疲劳寿命表现及寿命预测。结果表明，加载相位角显著影响热机械疲劳寿命，拉伸平均温度是影响交替相位角下热机械疲劳寿命的重要因素；提升温度循环上限温度，对同相位热机械疲劳寿命的影响比反相位更大。利用机器学习方法对材料的疲劳寿命进行了预测，支持向量机模型和随机森林模型均具有较高的预测精度。最后，考虑相位角和拉伸平均温度的影响，提出了一种修正的基于能量的寿命预测模型。

在定容弹中，结合高速摄像技术对比研究了在高环境压力(5MPa)和不同喷油压力(90、120、150 MPa)下，柴油及其与3种不同类型燃料掺混后的宏观喷射雾化特性。含氧燃料分别为正丁醇(B)、松油(P)和2,5-二甲基呋喃(DMF)，掺混体积分数为20%。结果表明：在研究的工况范围内，黏性力较小的燃料，喷雾特性较好；喷油压力从90MPa增至150MPa，燃料的贯穿距离和喷雾面积均增大，而D100、B20、P20和DMF20的平均喷雾锥角分别仅增幅3%、4.4%、2.4%和2.9%；相同条件下，DMF20和P20的贯穿距离大于D100，而B20与D100接近，喷雾锥角和喷雾面积表现为D100 查看

采用折射率匹配法(Refractive Index Matching，RIM)研究高压喷雾碰撞高温壁面形成较薄附壁油膜的铺展过程与蒸发特性。实验针对正癸烷和正十二烷单组分燃油及其不同配比下的二元混合燃油，着重研究了燃油组分比例对油膜蒸发形态、面积、厚度、体积、寿命等因素的影响。结果表明，重组分正十二烷的比例越高，油膜蒸发所需的时间越长，但三种混合燃油的蒸发特征曲线更为接近，而与两种单组分的曲线相隔较远。

在缸内直喷发动机的工作过程中，喷雾受到缸内有限空间的约束与燃烧室壁面发生相互作用，尤其是在柴油机的冷起动工况下。为了探明喷雾/壁面相互作用对柴油喷雾缸内着火和燃烧特性的影响，利用三维CFD仿真模拟获得了柴油机冷起动工况下缸内流场、温度场和组分分布等物理量，对油气混合过程、着火和燃烧特性进行了分析。研究结果发现，喷雾与燃烧室壁面相互作用使得气相燃油在两喷雾路径的中间区域堆积形成高当量比区域，并发生高温着火（HTI）。随后，火焰向活塞表面的高当量比区域，之后向燃烧室中心的低当量比区域传播。由于较早的喷油会同时导致缸内混合气的局部当量比降低，以及较长的低温反应向高温反应的过渡期，使得通过控制喷油提前角来控制高温着火和热效率的方法受到限制。基于HTI、燃烧重心和燃油沉积对柴油机冷起动工况过程中的喷油提前角进行优化，最佳喷油提前角为-13°CA ATDC。

为了探究单向阀和脉冲缓冲器EGR驱动能力差异的原因，首先采用试验标定的一维热力学仿真软件直观对比了单向阀和脉冲缓冲器对某重型天然气发动机外特性EGR率、泵气损失及气耗的影响差异；然后通过瞬态流动及压力脉冲特性剖析上述差异的产生原因及关键影响因素。结果表明：EGR支路进出口脉冲压力差的变化特性是引起单向阀与脉冲缓冲器EGR流量特性差异的关键参数。当EGR进出口压差始终为正时，两种机构的EGR流量脉动特性相当，但是单向阀的节流作用和弹簧弹力导致其EGR驱动能力小于脉冲缓冲器。当EGR进出口压差为正负值交替时，单向阀无回流，脉冲缓冲器存在EGR回流现象，导致其EGR驱动能力低于单向阀。