柴油机进气道对发动机的进气能力和油气混合有着很大影响，从而对发动机燃烧过程有着决定性的作用，最终影响发动机的动力性、经济性和污染物的排放[1]。本文通过对柴油机的进气道结构进行变更，优化进气涡流和流量系数，通过CFD软件进行流动分析，在气道试验台验证，评价对比改进前后平均涡流比和流量系数。最终将变更后的气道，通过砂型、铸造移植到发动机缸盖上，装配到发动机上进行性能试验，评价变更后的气道对发动机性能和油耗的影响。

本文介绍了某三缸发动机不平衡特点，对该发动机振动特性、怠速NVH情况进行研究分析。经过测试，该发动机振动加速度能够满足要求，发动机1.5阶燃烧激励产生振动峰值，其零部件工作正常；怠速时的声强、声压水平均达到目标水平， 为了得到更优的NVH效果，进气歧管、缸体辐射表面及发电机需要进一步优化。

本文基于LMS公司的LMS Test. Lab平台，对某三缸汽油机增压器油管进行振动测试。通过振动测试，确定油管振动断裂主要是由沿管路方向上的振动过大引起的，通过CAE分析找到管路上振动明显的位置，对管路进行优化设计，最后通过试验验证发现管路振动改善效果明显。

以两级增压共轨重型柴油机为研究机型，采用GT-Power及Converge分别构建了其一维热力学及三维CFD仿真模型，对比模拟了可变两级增压（RTST）柴油机随叶片开度及海拔（0~4km）的工作特性。结果表明：随着可变两级增压系统叶片开度和海拔的增加，低速时柴油机进气流量和泵气损失压力降低；扭矩和热效率先升后降，高速时显著减小。随着叶片开度的增大，低速工况传热损失先小幅减小后逐渐增大，高速工况传热损失先降低后增加；叶片开度和海拔增加，发动机排气损失和摩擦损失减小，Soot比排放升高，低速工况NOx比排放快速降低。不同转速工况下，柴油机匹配RTST均能实现较高的EGR率（ 超 过60%）。叶片开度减小，EGR率快速增大，泵气损失压力升高，有效热效率、传热损失以及摩擦损失同时降低，排气损失增加。不同转速工况下，EGR率增大，柴油机NOx比排放快速降低，BSFC逐渐增加，Soot比排放先升高后降低，在EGR率约为35%左右时，RTST柴油机综合性能达到最佳。

在稀燃模式下，改变GDI汽油机在二次喷射时不同喷射比例，研究稀燃模式喷射比例对发动机燃烧与排放的影响，得出使发动机动力性与排放性更优化的方法结论。稀燃模式下，通过改变二次喷射比例，令第一次喷射脉宽逐渐减小，第二次喷射脉宽逐渐增加，缸压逐渐减小，发动机的扭矩减小，当喷射比例为6：2时扭矩可达到峰值。随着第二次喷射量的增加，CO和HC排放呈增长趋势，NOX的排放量逐步降低，微粒浓度呈现单峰分布，微粒数量浓度峰值集中在10-20nm之间，微粒总体数量浓度呈增长趋势。

柴油废气重整是将柴油机废气和水蒸气以及柴油蒸汽在高温低压的条件下发生催化反应生成富氢混合气的过程。本文利用CHEMKIN软件建立柴油废气重整化学动力学模型，利用正庚烷代替柴油成分，模拟研究了重整过程中正庚烷的消耗情况和氢气的生成情况，通过敏感性分析和生成速率分析得出了对正庚烷和氢气反应影响较大的基元反应和典型消耗/生成路径以及适宜的反应温度条件。最后通过台架试验，验证了重整制氢过程适宜的温度范围。

基于可视化单通道实验台架，运用固体颗粒发生器产生来流颗粒，采用激光位移传感器在线测量颗粒层厚度，对商用碳黑颗粒在柴油机颗粒捕集器（DPF）过滤壁面上的沉积过程开展研究。实验结果表明：商用碳黑颗粒的沉积过程可分为深床期、长树期、搭桥期以及颗粒层期四个阶段，当碳黑沉积厚度达到20μm左右时，沉积过程进入到颗粒层期。随着过滤速度增大，颗粒的过滤压降，沉积厚度和堆积密度随之增大。商用碳黑颗粒本身的团聚程度越高，对应的最终过滤压降，沉积厚度和堆积密度越大。灰沉积量的增加会导致载体切片的初始压降增大，但是当灰沉积量在2g/L时，能够有效降低深床过滤期的过滤压降。

废气处理水箱作为产生防爆柴油机排气背压的主要部件，优化其结构设计显得尤为重要。将前隔板增加两排小孔，阻火器内置的改进后的废气处理水箱为研究对象进行台架试验，测试防爆柴油机外特性下的动力性、经济性和排放等数据。结果表明，改进前后，发动机输出转矩和油耗无明显变化，NOx排放平均降幅为8.16%；记录了外特性各个转速3min的耗水量，改进后可累计节省冷却水1.7L，有效的减少补水次数或行驶更多里程；改进后结构缓减了内部气流的堆积，有利于减小排气背压。排气温度的降低更契合排气温度不超70℃。

活塞温度场分布将直接影响活塞的热应力分布状况，进而影响活塞的热疲劳寿命。以一款满足国五排放限值的高压共轨柴油机铝合金活塞为研究对象，结合柴油机燃烧测试和活塞温度场试验测试结果，建立了柴油机一维热力学仿真模型和活塞传热仿真模型，计算了活塞在标定功率工况下的稳态温度场和周期循环下的活塞瞬态温度场。研究结果表明：活塞结构表面各位置的温度波动幅度相差较大，燃烧室中心温度变化最为剧烈；活塞火力面和火力岸2mm深度范围内瞬态温度变化较大，随着深度的逐渐增加趋于平缓；活塞瞬态温度变化相比于缸内燃气瞬态温度变化存在约20°CA的延迟。

非道路高压共轨柴油机工作条件恶劣，对振动噪声性能提出较高要求。应用多体动力学方法以及测试技术，建立非道路高压共轨柴油机活塞组动力学模型、阀系动力学模型以及整机多体动力学分析模型。分析了活塞组和阀系动力学特性以及主轴承载荷变化情况；分析了整机振动与噪声特性；通过对机体与曲轴模态测试，验证了缩减模型的准确性。研究结果表明：在四缸机倾覆力矩作用下，2阶谐次及其整数倍谐次下发动机振动较大；二阶谐次下，机体主推力侧加速度级最大值156dB，次推力侧加速度级最大值163dB，气缸盖罩加速度级最大值152.7dB；油底壳表面辐射声功率级最大，最大值为109.1dB；在523Hz频率下声压级最大，最大值为85.23dB，1911Hz频率下出现最小值，最小值为46dB。