为了探明苄基叠氮复合柴油实现快速燃烧的根本原因，利用飞滴试验装置研究了不同配比的苄基叠氮复合柴油液滴的燃烧特性，并对比分析了环境氧体积分数对 30%苄基叠氮复合柴油液滴燃烧特性的影响．结果表明：苄基叠氮化合物液滴在中后期出现了明显的变形和破碎，表明液相化学反应使液滴发生了微爆．微爆的发生显著提高了液滴的燃烧速率．随着苄基叠氮配比的增加，苄基叠氮复合柴油液滴燃烧速率提高，滞燃期缩短，液滴燃烧时间增加．而且液滴燃烧火焰形态由“尾部型”逐渐向“全包型”过渡，表明有更多碳烟生成．随着环境氧体积分数的提高，液滴滞燃期缩短，液滴燃烧时间大幅度增长，燃烧更加完全．

针对多组分混合燃料的喷雾过程研究了相应的液滴蒸发模型，着重于研究混合燃料的组分对其液滴蒸发特性的影响．对柴油-生物柴油混合燃料的液滴蒸发模拟，依据燃料本身的特点，分别采用连续热力学方法和离散组分法描述其中柴油和生物柴油的组成．利用所得模型，对单组分燃料、双组分燃料以及生物柴油的液滴进行了蒸发模拟，通过将液滴蒸发历史曲线与试验结果对比，发现对于这些燃料液滴的蒸发模拟结果与相应试验数据很好地吻合，证实了此混合燃料液滴蒸发模型的正确性．此外，还着重对柴油-生物柴油的混合燃料的液滴进行了蒸发模拟研究，探讨混合燃料成分对其液滴蒸发特性的影响．结果表明：轻质柴油组分在蒸发过程中优先蒸发，而相对重质的柴油组分的蒸发则相对滞后，生物柴油在混合燃料中的质量分数则在液滴蒸发过程中不断增加，随着重质组分在柴油中所占比例达到一定程度之后，生物柴油的质量分数则开始迅速减小．

发动机缸内喷水在抑制爆震、拓宽工作边界和提高热效率方面有很大优势，而缸内喷水喷雾的宏观喷雾特性对缸内喷水相关研究有重要意义．利用热氛围试验系统，对高温环境下水的雾化特性进行了研究．结果表明：在未达到闪急沸腾的情况下，液相喷雾贯穿距与喷射水的密度、环境介质密度和喷射压力正相关，破碎长度内液相喷雾贯穿距主要受喷射水的密度影响，破碎长度外液相喷雾贯穿距受喷水密度的影响减小．给出了环境温度在 350℃以下(包含 350℃)、喷水温度在 125℃以下(包含 125℃)的液相喷雾贯穿距经验公式．液相喷雾锥角随喷射压力增加而减小．喷水温度和环境温度的增加都加快喷雾蒸发，使液相喷雾锥角减少，当二者增加到一定程度时，喷雾的液相锥角趋于稳定．试验条件下，喷水温度达到 120℃后，液相喷雾锥角稳定维持在 11°左右．

在基于 GT-SUITE 的重型柴油机-有机朗肯循环-冷却系统的仿真平台上，首先讨论了朗肯循环系统发电功率与冷却系统散热功率之间的盈亏关系．试验发现：随着朗肯循环系统发电功率的增加，为了维持其冷源温度，冷却系统散热功耗也迅速增长，系统存在盈亏平衡点和净功率峰值点．其次，研究了冷凝压力控制目标的调节对盈亏关系的调控规律．结果表明：冷凝压力的控制目标应随着发动机转速和负荷的增加而升高，从而增大散热温差，抑制冷却系统散热功率的过快增长．最后，分析了冷却系统的功耗特性，定义了有机朗肯循环放热过程的等效能效比，探讨了优化等效能效比对净输出功率的拓展作用，从宏观趋势上预测了系统净功率输出提高的方向、可能性和潜力．

研究柴油机缸盖水套内流场的结构，进一步认识冷却液的流动机理，急需流场试验数据的验证．针对缸盖内部几何尺寸狭小、空间结构复杂以及光路安排困难等问题，发展了一种用于测量柴油机缸盖水套内流场的粒子图像速度场测量技术(PIV)．在不影响试验件内部流场的基础上，对缸盖试验件进行了改造，使其符合 PIV 系统光路要求；选取了合适的示踪粒子，并研制了粒子投放装置；对测量视场进行了标定；最终，获得了狭窄区域流场不同截面上的速度场、涡量场和湍流度等流动信息．

为消除超高压共轨喷油系统电控增压器增压室内压力振荡现象又不削弱增压能力，在阐明系统工作原理的基础上，通过在增压活塞上开设平衡油压节流孔的方式，设计了滑阀式增压活塞偶件结构，建立了改进后超高压共轨喷油系统的仿真模型，并通过超高压共轨喷油系统性能试验验证了模型的准确性，进而利用模型研究了平衡油压节流孔面积、形状和位置对消振效果的影响．仿真结果表明：平衡油压节流孔面积和位置对消振效果的影响大于平衡油压节流孔形状对消振效果的影响．最后，基于仿真结果试制了新型电控增压器，并利用超高压共轨喷油系统试验装置，开展了新型电控增压器和原电控增压器性能对比试验．结果表明：新型电控增压器能使其增压压力峰值比原电控增压器提高10MPa，同时在增压脉冲结束后，增压室内压力能够提前 25ms 左右回到基压(100MPa)并保持稳 定，压力振荡现象得到了明显消除．

针对高强化工况下活塞环 Cu-Sn 镀层对珩磨球墨铸铁缸套摩擦磨损性能的影响，采用往复式摩擦磨损试验机，选择单层镀 Cr 活塞环和多层镀 Cu-Sn/Cr 活塞环开展摩擦磨损试验，测量摩擦系数和缸套磨损量，分析磨损后的摩擦面形貌和成分．结果表明：相比单层镀 Cr 活塞环，多层镀 Cu-Sn/Cr 活塞环与球墨铸铁缸套配对时的摩擦系数和缸套磨损量分别降低 2.6%和 51.8%；磨损后的缸套表面形貌呈现平坦凸峰，形成了更为平整的平台结构．活塞环 Cu-Sn 镀层在摩擦磨损过程中会镶嵌到缸套表面，有助于在摩擦表面形成化学反应膜，改善摩擦副微凸体间的接触和摩擦状态，提升球墨铸铁缸套的摩擦磨损性能．

为探索满足Tier II、Tier Ill排放法规的缸内净化技术，本文采用多维数值模拟的方法系统研究了喷油正时、排气门早关、排气门晚关和EGR策略对低速二冲程船用柴油机性能和排放的影响。研究结果表明，推迟喷油、排气门早关和排气门晚关这三种策略都能满足TierII排放法规的要求，采用推迟喷油对燃油消耗率影响较大；浅度排气门早关策略能够明显优化燃油消耗率，深度排气门早关策略会恶化燃烧；排气门晚关策略同样可以优化燃油消耗率，但会增加对增压器的依赖性：采用较大的EGR率匹配合适的喷油正时能满足Tier1l1排放法规的同时优化燃油消耗率。

利用高速摄像的方法，在定容燃烧弹内对比了柴油在空气(AA)和在甲烷/空气(MAA)氛围中的燃烧过程和碳烟生成特性.结果表明：两种氛围中喷油压力对柴油着火和燃烧影响规律一致；当喷油压力从 40MPa 升高到160MPa 时，柴油在空气和甲烷/空气氛围中滞燃期分别由 2.6ms 和 2.8ms 缩短至 2.0ms 和 2.1ms，燃烧持续期分别由 5.2ms 和 4.9ms 缩短至 3.3ms 和 3.2ms；火焰浮起长度增加，燃烧压力更快达到峰值，放热率曲线上升始点提前，放热率峰值增大；空间综合自然发光度(SINL)和时间积分自然发光度(TINL)均大幅度降低．但在甲烷/空气氛围中与在空气中相比，柴油滞燃期平均延长 0.18ms，燃烧持续期平均缩短 0.15ms；火焰浮起长度增加，燃烧压力和放热率升高始点均推迟，放热率峰值升高；SINL 和 TINL 均有所降低．

柴油机侧卷流燃烧系统(LSCS)可以提高燃烧室的油气混合性能、降低燃油消耗率和排放．通过 CFD 仿真分析了侧卷流燃烧系统对促进油气混合的作用机理．通过单缸机试验和仿真研究了燃油喷射角度和喷孔锥角对侧卷流燃烧系统性能的影响，结果表明：当油束正对分流造型尖端时，侧卷流燃烧系统取得最佳的性能．在单缸机上进行侧卷流燃烧系统在不同工况下的试验，结果表明：在各试验工况下，侧卷流燃烧系统的燃油消耗率均比双卷流燃烧系统(DSCS)降低，燃油消耗率最大降幅为 2%左右；相对于燃油消耗率，侧卷流燃烧系统在排放方面表现出来的优势更为明显，与双卷流燃烧系统相比，在各工况下烟度的最大降幅为 60%左右．此外，侧卷流燃烧系统在较低的过量空气系数(1.3～1.6)下表现出较好的性能．