利用挂滴式单液滴蒸发试验设备，结合高速摄影技术和图像处理技术研究了纯麻疯树油液滴在温度673K和873K下的膨胀特性和蒸发特性。试验结果表明，纯麻疯树油在环境温度673K和873K下的蒸发过程都可以分为三个阶段：瞬态蒸发阶段、波动蒸发阶段和平衡蒸发阶段；在环境温度673K和873K下，都观察到了液滴的膨胀特性 ，而 在873K下在液滴蒸发过程中观察到了液滴变形、气泡产生和膨胀、喷气、微爆等四种主要现象；随着环境温度的升高，纯麻疯树油液滴内部轻组分蒸发月剧烈，气体的形成加剧，液滴微爆强度增加，提高了液滴的蒸发速率。

本文在一台由2135G发动机改装成的柴油-天然气双燃料发动机上对燃烧过程进行了模拟仿真，分别通过改变喷油器喷孔夹角和喷射持续期对双燃料发动机燃烧性能的影响进行了研究。结果表明：适当增大喷孔夹角或者适当缩短柴油喷射持续期都可以加快燃料燃烧速率，增大缸内压力及放热率，有利于提高发动机动力性及燃烧性能，但是NO的生成量也会增加，不利于排放性能。

扭振测试是内燃机开发与使用过程中的重要工作，磁电传感器测齿法是目前使用非常广泛的一种扭振测试方法。本文针对该方法，从实际测试过程中可选择的参数入手，结合理论推导和实测数据，对齿圈齿数、齿圈分度误差、采样频率和安装偏心等因素的影响进行了分析，获得了各相关参数的选取原则并给出了一些取值参考，为扭振测试方法的应用提供了一些指导。

汽油压燃（GCI）在大负荷高EGR率条件下，仍存在碳烟排放较高的现象。本文基于Converge软件对GCI燃烧过程中的碳烟生成、发展及其氧化过程进行了仿真模拟研究。结果表明，不同碳烟模型所预测的碳烟主要生成区域和颗粒物数量有较大的差异。虽然高辛烷值燃料的滞燃期较长，但燃烧室内仍存在局部浓区，其燃烧特征介于预混燃烧和扩散燃烧之间，且碳烟生成量受缸内流动及后续氧化过程影响显著。

和传统进气道喷射汽油机相比，分层稀燃GDI发动机可以明显改善燃油经济性。为了实现分层并增加着火 稳定性，通常采用晚喷策略，会导致燃油撞击活塞表面形成油膜。研究认为，油膜附壁燃烧是引起分层稀燃GDI发动机碳烟排放增加的重要因素。而燃油附壁和蒸发与表面温度有较大的关系，因此本文采用折射率匹配法，研究不同冷却水温度下，汽油乙醇混合燃料的附壁油膜生成和蒸发特性，并与缸内燃烧火焰相结合，考察其对碳烟生成的影响。研究表明，随着冷却水温度的升高，油膜分布面积和总体积都相应减少，燃烧进程加快，火焰自然发光图像平均亮度降低，缸内碳烟生成量随之下降。

随海拔增加气量下降导致内燃机性能严重下降。掌握涡轮增压系统高原运行特性对于提升发动机高原性能意义重大。本文针对现有广泛使用的涡轮增压系统开展海拔适应性研究，发展增压发动机高原匹配与评价方法。通过变海拔试验和数字仿真的方法研究了某V型6缸单级增压重型柴油机，结果表明：发动机变海拔运行点受限于爆压限制，增压器超速限制和涡前排温限制，且三个限制所围成的运行区域可用于评价发动机海拔适应性和发动机增压器变海拔匹配。基于该方法，对比分析了匹配四种不同增压系统的发动机高原性能，结果表明变几何增压系统海拔适应性最优。研究提出了柴油机海拔适应性评价方法和柴油机增压器高原匹配方法。

燃烧室形状结构影响气体的流场分布。为了更好利用流场运动，提高燃烧效率，针对一款4气门高速直喷式柴油机，采用CFD数值模拟的方法对不同形状燃烧室的流场特性进行研究，对比分析四种不同ω型燃烧室的形状对缸内流场的影响。结果表明：在进气和压缩过程的开始阶段，燃烧室的几何形状对缸内气体运动影响可忽略不计；燃烧室底部凸台形状影响逆挤流形成和发展，使用斜面近似成45°的锥形底部凸台对气体的导流作用更加明显，有助于混合气完全燃烧，降低烟度；适当减小缩口型燃烧室的喉口直径，即较小的径深比可以增强气缸内的湍流运动，从而改善油气混合和燃烧过程，降低燃油消耗率。

为了提高瞬变过程小负荷时的热力氛围，进而对后期燃烧产生促进作用来优化燃烧与排放，以8.6L车用重型柴油机为对象，开展了单因素调整进气参数对瞬变工况性能的影响研究。利用模拟手段分析了进气参数对缸内微观场、热力氛围和排放的影响和作用机理。研究结果表明：提高进气温度、增加进气密度均能改善柴油机瞬变小负荷工况缸内热氛围，但提高进气温度和降低进气密度都会使柴油机指示热效率降低，指示燃油消耗增加。

基于一维和三维仿真，以某高压缩比直喷汽油机为研究对象，分析节气门与LIVC对负荷控制的敏感程度，引入Atkinson率研究进气门晚关（LIVC）对发动机性能的影响及机理，并分析不同LIVC策略下进气和压缩行程的流动差异。结果表明，在Atkinson率对面心值、泵气损失和理论循环热效率的综合影响下，在2000r/min@120N•m工况，指示热效率随Atkinson率先增大后减小，存在最佳Atkinson率使热效率最高。在流动分析中发现，进气行程中LIVC74的瞬态滚流比和湍动能较LIVC0小，燃油与空气的混合状况稍差，600°CA时，LIVC的进气回流作用使得滚流中心偏向排气侧，但是压缩后期二者湍动能分布和大小趋于一致。

为了研究CO₂对柴油机燃烧特性的影响，在一台视窗上置式柴油机可视化实验装置上，用高速摄像机拍摄下油门全开时柴油机进气掺混CO₂燃烧过程的火焰照片，应用三基色法计算了燃烧温度场，结合示功图和放热率曲线分析了进气掺混CO₂对柴油机着火和燃烧过程的影响。结果表明：随着掺混CO₂比例的增加，着火时刻推迟，燃烧速率下降，燃烧持续时间不断缩短；缸内最大爆发压力下降，达到峰值压力的时间推迟；放热率峰值下降，放热率曲线整体推后；缸内瞬态最高温度和平均温度均相应降低。