通过一台改装而成的光学发动机，采用双燃料喷射系统，固定气道喷射异辛烷，缸内直喷燃料先后使用正十六烷、聚甲氧基二甲醚(PODE3-6)和正庚烷，研究缸内直喷燃料特性对双燃料发动机自燃着火、火焰发展和燃烧放热过程的影响．结果表明：缸内直喷正十六烷时，火焰由初期的蓝色迅速过渡到亮黄色，燃烧光强最大；直喷 PODE3-6 工况下，火焰主要为均匀透明的蓝色，局部为亮黄色，燃烧光强最弱；直喷正庚烷工况下，CA 50 之前主要为蓝色火焰，CA 50 之后为亮白色火焰，光强介于直喷正十六烷与直喷正庚烷之间．直喷正十六烷的火焰初期发展类似传统柴油机燃烧，即从油束的下游先着火，然后火焰向油束上游迅速发展至喷孔；缸内分别喷射 PODE3-6 和正庚烷时，火焰发展特性相似，火核在燃烧室边缘出现，然后向燃烧室中心铺展，火焰达到准稳态后，高温反应的明亮火焰很难 传播到燃烧室中心区域．

通过一台 CA6DL 电控高压共轨柴油机探究了降低双阶段燃烧低温阶段 HC 和 CO 排放的方法．结果表明：在具有低温燃烧(LTC)典型特性的低温燃烧阶段中，采用单次喷射可以通过增加喷油量及推迟喷油正时的方式提高缸内燃烧温度，降低 HC 和 CO 排放；增加喷油次数可以减少每次喷射的喷油量，在维持氮氧化物(NOx)排放基本不变的情况下，可通过调节喷油参数的方式优化油气混合状态，从而达到更好的燃烧和排放效果；在不同喷油策略中，均匀分配油量的喷油策略可避免因油量分配不均所造成缸内燃烧温度过高或过低而带来的 NOx 或 HC、CO 的急剧增长，其综合效果最佳．

通过一台高压共轨涡轮增压柴油机，对 4 种相同规格、不同换热芯管长度(140、180、220 和 260mm)的冷却器进行颗粒物沉积试验及换热效率测试，结果表明：连续运行 240min 后，EGR 气体中小粒径颗粒物(Dp≤5nm)在4 种不同长度换热芯管中的减少率均为 100%，中等粒径颗粒物(5nm＜Dp＜50nm)减少率依次为：73%、54%、70%和 71%，大粒径颗粒物(Dp≥50,nm)减少率依次为：-171%、-8%、-3%和 11%；换热芯管长度为 140mm 的单位长度换热效率提高，而换热芯管长度为 180、220 和 260mm 的单位长度换热效率基本保持不变．沉积物表面的扫描电子显微镜(SEM)扫描结果显示，同一换热芯管的上游到下游沉积层表面逐渐形成“沟壑”并不断扩大，且不同长度换热芯管随管长增加，其出口处沉积层表面的“沟壑”也逐渐增加．

在一台汽油直喷(GDI)发动机内分别采集进气阀杆、进气阀、活塞顶部和排气口的沉积物，利用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)对沉积物原样、有机溶剂提取剩余物和灰分进行结构分析，利用扫描电子显微镜/X-射线能谱仪(SEM/EDS)对沉积物灰分的元素组成和微观形貌进行分析．结果表明：沉积物的有机成分主要由芳香型化合物、链状 HC 化合物及氧化物组成；灰分的红外谱图显示沉积物中含有 S、P 和 Si 等无机非金属元素，这是润滑油中的元素特性；SEM/EDS 分析再次证明了上述元素的存在，沉积物中还发现了 Ca、Mn、Zn、Al、Mg、K、Cu 和 Fe 等金属元素以及部分卤素，这些元素通常也存在于润滑油中．润滑油是沉积物形成的主要原因．

基于循环数值模拟获得某型柴油机缸内真实喷嘴结构周围的瞬态工作环境，采用流固耦合传热及嵌入式一体化流场分析方法，通过建立某型柴油机缸内与喷嘴内部连通的流体区域、喷嘴缸内部分的固体区域，设置六孔喷嘴自喷孔出口开始喷射的喷油雾化模型，开展针对喷嘴结焦成因的气、液、固多场耦合数值模拟，得到了喷嘴的自身温度分布和内部流场特性．结果表明：在柴油机完整工作循环中，喷嘴因自身导热最高仅达 580K，并未超过燃油结焦温度阈值，而缸内高温燃气冲入喷孔是喷嘴内部发生结焦的主因，喷嘴周围高温燃气在射流结束后的流速与流向变化规律一定程度上决定了喷嘴内部的结焦分布情况．

针对某型柴油机的尿素选择性催化还原(Urea-SCR)系统，在相关 SCR 化学反应特性试验的基础上，考虑到NH3 泄漏引起的 NOx 传感器交叉敏感问题，采用 Matlab/Simulink 建立了基于模型的 SCR 闭环控制策略，主要包括动态床温估算模型、起喷温度控制模型、基于 NOx 传感器的原机 NOx 排放估算模型、空速计算子模型、目标转化效率修正模型、尿素水溶液换算子模型、NH3 泄漏峰值修正以及储氨修正模型等．在此基础上搭建了基于 Simulink 和GT-Power 的 耦 合 仿 真 平 台 ， 并 对 SCR 控 制 策 略 进 行 模 型 验 证 ． 结 果 表 明 ： 柴 油 机 最 终 NOx 排 放 为1.92g/(kW·h)，NH3 泄漏的平均体积分数值为 9.26×10-6，能达到国Ⅴ排放标准．

考虑到氨闭环控制中 NH3 传感器成本高的问题，针对基于氮氧化物(NOx)传感器的尿素选择性催化还原(Urea-SCR)系统氨闭环控制策略进行了研究，以 Matlab/Simulink 软件为仿真平台建立了前馈控制模型、反馈控制模型、催化器模型和 NOx 传感器模型；考虑到 NOx 传感器对 NH3 的交叉敏感特性，通过扩展卡尔曼滤波(EKF)算法，可根据 NOx 传感器信号对催化器下游 NH3 泄漏量进行估计；在 3 个典型工况下采用不同的尿素喷射量进行试验，根据试验数据用非线性最小二乘法对催化器模型进行了参数辨识；在欧洲瞬态测试循环(ETC)下进行了试验，并与模型仿真结果进行对比．结果表明：模型能较好地预测催化器下游 NO 排放和 NH3 泄漏情况，且该控制策略在仿真和试验条件下均能将催化器下游 NO 排放控制在 2g/(kW·h)以下，NH3 体积分数控制在 9×10-6 左右．

以一种锥形环结构的消声单元为研究对象，利用一维声波理论推导了其传递矩阵，通过数值计算和试验验证获得了该结构的传递损失．同时利用计算流体动力学(CFD)软件对锥形环结构的压力损失和湍动能与传统消声单元进行了仿真对比．结果表明：锥形环结构消声单元在锥角较小时可抑制低频噪声，随着锥角增大，消声频率逐步向高频方向移动．由于结构简单，其压力损失较小，不易产生湍流，该结构用在消声器前端起到分流、导流作用，再与其他传统消声单元相耦合，有助于进一步提升消声器的综合性能．

可调喷嘴涡轮喷嘴叶片端部的间隙泄漏流会对涡轮的性能产生较大的影响，同时喷嘴尾缘激波会造成转子叶片强迫响应，导致转子叶片出现高周疲劳失效现象．当喷嘴叶片间隙泄漏流与激波相互干涉时，不仅会造成流动损失加剧，同时也会显著影响转子叶片的可靠性以及使用寿命．通过纹影试验和数值仿真方法研究了喷嘴叶片平面叶栅在不同膨胀比和不同叶端间隙情况下的激波和间隙泄漏流流动特性．结果表明：膨胀比和间隙比对泄漏流和激波的影响较大，泄漏流对激波的影响范围随着膨胀比或间隙比的增加而增加．在泄漏流影响的范围内，受泄漏流对流场的推动作用，激波被挤压变形，激波形状向逆着气流流动的方向弯曲．随着叶端间隙比增加，泄漏流对激波的影响范围扩大，同时中间叶高位置的激波强度加强．

建立配气机构的连续体动力学模型，用于分析配气机构的动力学特性和激励源特性；利用有限元法建立内燃机整机结构的振动预测模型，通过施加配气机构的激励力来预测由配气机构引起的内燃机结构振动特性；建立配气机构动力学试验台架，以电动机倒拖凸轮实现配气机构的模拟工作，通过实测的配气机构动力学和结构表面振动规律对预测方法进行验证．