为诊断某新型单缸柴油机缸体表面异常声发射信号，将声发射传感器布置在柴油机不同部位进行定位分析，通过对比分析多种声发射源事件信号特性初步发现：位于机油泵和机油滤清器之间的传感器所测得异常声发射信号的峰值响应最大。为了进一步确定具体的异常声发射源，对该传感器区域可能引起异常声发射信号的部件进行逐一排查，通过对比声发射信号的峰值响应，确定了异常声发射信号的来源，实现了内燃机早期故障的诊断。诊断结果表明：该型单缸柴油机预设机油压力偏高。当机油压力设置过高时，限压阀回位力随之增大，阀芯落座时，对阀体的冲击力变强，从而产生尖锐的异常声发射信号，与此同时，证明了声发射监测技术对内燃机早期故障诊断的有效性。

为了研究燃料的临界自然温度的影响因素，本研究利用定容燃烧弹，选用自燃温度差异性较大的四种燃料：正庚烷、甲醇、乙醇和正丁醇作为研究对象，在当量比0.2-2.0的范围，压力在80-500psi范围内进行实验。结果表明，三种醇类燃料的临界自燃温度随着链长的增加， 燃料的临界自燃温度呈减小趋势。随着单位体积内C原子浓度的增加以及空气摩尔浓度的增大， 三种醇类临界自燃温度降低，正庚烷临界自燃温度变化不大。随着燃料/空气摩尔浓度的增加， 正庚烷的多值保持大约恒定 （280℃）。甲醇、乙醇和丁醇从548℃到479℃ ，从450℃-371℃， 从401℃到342℃。此外氧浓度除了极度缺氧或极度富氧之外，对四种燃料的临界自燃温度影响不大。

缸套在燃烧冲击和活塞敲击激励下会产生接近表面粗糙度的动态变形，极有可能影响缸套-活塞环组件间的摩擦润滑过程。为了研究这种潜在的影响，将动力学仿真获取的缸套内表面的动态变形经过处理后导入到润滑模型中，同时采用数值积分计算的方式对油液压力应力因子和剪切应力因子进行实时计算求解，使仿真计算更加符合实际情况。通过建立的缸套-活塞润滑数学模型，计算得到了整个工作循环内活塞环上的最小油膜厚度和摩擦力曲线。结果表明：考虑缸套动态变形后的摩擦力曲线出现了明显的波动；而且考虑缸套动态变形后的摩擦力比未考虑之前出现了明显下降。

为了提高内燃机PLIF试验中激光器出射激光光束的光强均匀度，从理论上分析了高斯光束整形的基本原理，假设入射激光为基膜高斯光束，选择光线映射函数具有解析解形式的平顶洛伦兹函数作为输出平顶光束分布函数，通过公式推导，建立了入射光束和出射光束的映射关系。并在Zemax软件的非序列模式下进行仿真，经过ZPL macro程序优化，确定了整形系统透镜的非球面参数。优化结果表明，入射激光经过整形系统整形变换后，出射的激光光强均匀度达到95.6%。

用CFD三维数值模拟软件模拟了一台缸内直喷汽油机的进气及压缩过程，分析比较了不同最大气门升程及进气正时下缸内流场的变化规律。结果表明，减小最大气门升程，可以使进气行程中缸内气体的速度及湍流动能显著增加，但在压缩末期的滚流比要略小；在低气门升程下，进气门早开或者晚开都会使得进气过程的湍流动能显著增加，在距上止点5mm、10mm、15mm的三个横截面上，早开和晚开进气门会使最大平均湍流动能分别增加28.29%和43.47%、20.7%和40.81%、23.07%和49.58%，但在压缩后期间，进气门早开或者晚开时对缸内的平均湍流动能影响不大；在小气门升程下，进气门的开启时间对压缩末期湍流动能的分布有较大的影响，早开或者晚开进气门会使缸内的湍流动能趋于一致。

利用三维数值模拟研究大负荷时第二次喷油时刻对气门式二冲程直喷汽油机缸内油气混合和稀薄燃烧特性的影响。结果表明，第二次早喷时可以在自燃放热量较低的情况下提高指示热效率，第二次喷油时刻推迟有利于火核的形成，当第二次最晚喷时，燃油以火焰传播的形式放热。在末端混合气发生自燃时，随着第二次喷油时刻的推迟，自燃放热量逐渐升高。当末端混合气满足燃空当量比范围在0.9~1.1且温度达到900 K以上的条件时，可以在保证自燃程度较低的情况下降低自燃速度，并借助自燃提高指示热效率。

目前关于内燃机喷雾的研究通常采用拉格朗日模型来研究，这与实验中的观测到的近场为连续相，远场为离散项明显不同。因此，有必要选用正确的欧拉—拉格朗日模型对其研究。本文这是基于此点对ECN Spray A2106753实验进行大涡模拟研究。结果显示：在喷嘴附近存在明显的连续欧拉大尺度液相。而在液核的下游，拉格朗日粒子的破碎、碰撞融合及聚集等，均对界面面积密度、粒子直径的分布产生明显影响。同时，通过1ms稳定喷射下的定量分析知，除轴距6mm处狭窄区间的燃料体积分数存在较大偏差外，LES对整个喷雾的轴向和径向分布均做到了很好的预测。尤其在液核内部，微量气相的存在使计算的体积分数曲线出现如实验中的波动趋势。

基于一台重型单缸柴油机，研究了不同缸内直喷喷孔数目对乙醇/柴油双燃料发动机燃烧和排放特性的影 响，实验中对比了研究了4，5，6和8孔四种喷油器的影响。结果表明喷孔数减少有利于降低双燃料发动机的爆压及最大压力升高率，降低氮氧化物的排放，同时可以保证碳烟排放仍处于较低水平，但是喷孔数较少时UHC和CO排放略高。随着乙醇预混比例的增大，不同喷孔数对压力升高率和NOx排放的影响先增大后减小，发动机的指示效率先增大后减小；随着喷油提前角的增大，不同喷孔数喷油器对滞燃期、压力升高率和排放的影响逐渐减小。

天然气来源广泛、清洁高效，是气体发动机常见的燃料。已开展的研究表明在甲烷/空气稀混合气中加入臭氧，可以有效改善其稀薄燃烧性能。在模拟燃烧室内复杂流动时，详细的化学反应动力学机理带来极大的数值刚性问题，不利于流动/燃烧耦合数值模拟，因此需要对详细机理进行简化。本文基于已有的臭氧与甲烷的详细反应机理，通过化学反应求解软件Chemkin建立了测定滞燃期、层流火焰传播速度的仿真模型，对温度以及关键物质组分浓度进行敏感性分析，构建出一套含有34个基元反应和20种组分的简化机理，并将其计算结果与详细机理对比分析，结果表明简化机理合理有效，为模拟气体发动机燃烧过程的优化提供了依据，具有一定的指导意义。

采用数值模拟的方法研究了喷油策略对柴油机燃烧和排放历程的影响。结果表明，适当的后喷间隔和后喷油量可以同时降低NOx、碳烟和CO排放。与单次喷油相比，主后喷策略可以使得含油区的总体积增大，空气卷吸量增加，促进碳烟和CO的后期氧化，降低其排放。根据ECFM-3Z燃烧模型Mu和Mb中燃油的划分调节主后喷定时、比例和间隔，可以控制发动机NOx排放的生成历程，为降低柴油燃烧中的NOx排放提供依据。