非道路柴油机工作条件恶劣、工况变化剧烈，热负荷与机械负荷偏高，针对缸盖等零部件进行热负荷研究，对提高内燃机的整机性能和可靠性具有重要意义。基于流固耦合方法，建立了某非道路四气门高压共轨柴油机整机有限元模型，采用硬度塞温度测试方法对标定功率工况和最大扭矩工况下气缸盖火力面的温度布进了测试，修正了传热边界条件，采用直接耦合方法研究了标定功率工况冷却水套与缸盖温度场，基于热机耦合方法研究了标定功率工况缸盖的应力与变形分布，优化了冷却水套流动特性，研究表明：两个排气门之间鼻梁区测试温度最高，达到337.5℃，3缸的最高测试温度要平均比1缸高4.2℃，标定工况的最高测试温度比最大扭矩工况平均高5.1℃ ，计 算结果与试验结果误差在5%以内；热机耦合工况下缸盖最大等效应力为300.43MPa，位于排气门之间的鼻梁区，最大变形发生在冷却效果较差的缸盖飞轮端，变形量达到0.458mm；优化后缸盖水套的流动分布均匀，平均流速由1.38m/s提高到1.44m/s，缸盖最高温度降低9.12℃，热机耦合工况最大应力降低22。7MPa，最大变形降低0.011mm。

进排气压力的瞬态特性对泵气损失、充气效率以及涡轮增压器废气能量利用有重要影响。为研究进排气压力波动的变化规律，以增压中冷4缸柴油机为对象，利用进排气以及缸内瞬态压力传感器和燃烧分析仪，对不同工况下进排气管处的瞬态压力进行了测试与分析。研究结果表明：当发动机转速一定时，随着负荷的增加，排气压力曲线随曲轴转角的变化规律基本一致，波峰峰值增加，但波峰峰值所对应的曲轴转角不变，在进气门开启前270°附近的位置；排气压力的波动强度随负荷的增加而增加。在外特性下，随着转速的增加，排气压力波峰所对应的曲轴转角位置后移，同时波峰峰值明显升高，从2200r/min到4000r/min，四个波峰峰值平均增加15.7%。在相同的转速不同负荷下，进气压力波动的规律相近，进气压力的平均值和波动均方根随着负荷的增加而增加，但是波动强度变化不大。

以某增压、四缸直列四冲程柴油机为研究对象，建立了活塞组的动力学模型，基于课题组的温度场试验测量值及相关边界参数，分析计算了销孔偏置、配缸间隙、活塞型线中凸点位置及活塞椭圆度对活塞二阶运动的影响关系。分析结果表明：改变活塞的结构参数在很大程度上影响了活塞运动过程中的平顺性与润滑状态。活塞销孔的偏置，无论是偏向主推力面或是次推力面均可降低敲击动能；增大配缸间隙会导致活塞二阶运动幅值与敲击动能增大；活塞裙部中凸点从10 mm处上移5 mm可使最大倾斜角降低48.1%；减小活塞裙部的椭圆度有利于降低敲击动能，但过大的接触面积会使得摩擦损耗增加。

本文以市面在售的成熟润滑油为基准对山西省潞安太行有限责任公司新生产的柴油车用润滑油通过油液分析手段对试验前后的润滑油理化性能进行了较全面的分析，在理化性能分析的基础上通过台架试验评价了润滑油的使用性能，弥补了以往评价方法集中在单一性能指标的局限性，实现了静动态相结合的润滑油评价方法，为及时准确的判断润滑油的使用性能状态提供了可行的方法。

本文建立了应用于车用内燃机有机朗肯循环余能回收系统的离心式叶片膨胀机GT-power的仿真模型，介绍了模型建立的过程和关键设置，并且研究了膨胀机进口工质的温度和压力对膨胀机性能和发动机经济性的影响。分析结果表明膨胀机入口工质压力越高膨胀机的输出功率和效率越高，在工质压力为7bar时膨胀机的效率可达80%并且随着压力的升高效率继续上升。另外通过6DL柴油机各个工况点的排气温度和排气质量流量计算换热器的工质质量流量，研究了发动机工况点和膨胀机中工质流量的关系，发现在中高负荷下尾气能量可以满足驱动多个膨胀机的需求，为发动机的工况和膨胀机的匹配奠定了基础。

以某自然吸气高压缩比直喷汽油机为研究对象，利用一维软件和三维软件软件对汽油机的工作过程进行了数值模拟，探究了超高滚流进气系统在高热效率燃烧系统中对燃烧性能的趋势性影响，研究中共设计了三款不同滚流比气道和四种计算方案，对不同计算方案的瞬态滚流比、瞬态湍动能、缸内速度场、当量比分布、放热率和缸内平均压力等进行了对比分析，研究结果表明：滚流比的大小影响缸内混合气的分布和湍动能的强度，较强的滚流比可以将更多能量保留到上止点附近，提高点火时刻缸内平均湍动能，从而影响缸内燃烧，进而影响发动机的性能；带凹坑的活塞形状设计可以避免滚流不同带来的湍动能偏心问题，可以使火花塞处在湍动能较高区域，有利于点火之后火焰的迅速传播；在此燃烧系统中，滚流比增大到一定程度，缸内的平均压力峰值再难提高，对性能的增益已接近极限，过高的滚流比对发动机性能的提升已无明显作用。

本研究利用4.22版本STAR-CD计算软件，搭建了四气门全气道柴油引燃天然气发动机模拟平台，对发动机缸内的流场演变过程进行了模拟分析。研究发现，缸内混合气的形成经历了三大滚流区向一大滚流区过渡的过程，混合气的轴向分布状态在进气行程已大体形成，压缩行程主要进行径向方向的掺混；缸内质量平均湍动能出现两个显著的峰值，分别由进气和柴油的喷射引起，进气行程高的湍动能不能持续到压缩行程后期，做功行程高湍动能区主要集中在燃烧室喉口附近，采用缩口型燃烧室能够增大湍流运动；缸内柴油分布范围较小，天然气的分布有明显的“时序特性”，最终在燃烧室底部、缸壁侧及缸盖底部中心区域剩余部分天然气。

由煤经过费-拓（Fischer-Tropsch）合成制得的F-T柴油，因其精炼过程具有较大的可控性，可获得不同的组分结构。本文利用发动机台架试验，对不同批次的F-T柴油及商业0#柴油进行负荷特性试验，分析不同批次F-T柴油燃烧特性、排放特性及经济性，并与0#柴油进行对比，以此分析F-T柴油在柴油机上的使用性能，并对煤制油生产标准起到一定指导作用。

本文利用三维CFD仿真获得的某柴油机活塞顶面边界条件，结合试验数据、经验设置以及其他仿真结果，对活塞温度场和应力场的计算进行相关设置，从而在Abaqus软件中获得活塞温度场，以及活塞在热负荷、机械负荷和热机耦合负荷影响下的应力与应变分布规律。仿真结果显示，由于缸内湍流和进气冷却等原因，排气侧温度普遍高于进气侧，从而热应力较大。机械应力则由于存在与活塞销的接触，从而在活塞销座内侧上部出现了最大值。对于热机耦合状态下，活塞最大应力值出现在第二环内缘面，这是两种负荷产生的应力叠加的结果。活塞销座处由于刚销柔座的材料设定，两种应力有所抵消，从而应力相对变小。

以未作调整的四缸增压中冷发动机为试验样机，分别燃用0#柴油、生物柴油和F-T柴油进机性能对行发动比研究。结果表明，相比于0#柴油，F-T柴油和生物柴油的动力性能分别有22%和11%的降低，F-T柴油经济性能变化不大，生物柴油燃油消耗率增加，经济性能变差。外特性下，生物柴油和F-T柴油的NOX排放分别降低了5.4%和17%，碳烟排放平均降低53.5%和12.7%，CO排放平均降低幅度为32.3%和30.1%。