利用三维仿真软件Ansys Fluent建立了GDI汽油机的仿真计算模型，就变气门升程耦合不同喷油策略对缸内气流运动和混合气形成的影响进行了模拟计算。结果表明，与大气门升程工况相比，小气门升程工况的缸内湍流运动强度、燃油蒸发和湿壁情况以及点火时刻混合气质量都明显改善；在小气门升程工况，采用两段喷油会缩短油气混合时间，恶化混合气质量，而随着二次喷油时刻推迟，燃油湿壁情况和混合气质量越来越差；在大气门升程工况，两段喷油会改善混合气均匀性，随着二次喷油时刻推迟，燃油蒸发量增加，湿壁情况加剧，混合气质量得到改善；小气门升程工况下采用二次喷油时刻为470°CA，前后两次喷油量比例为7：3的两段喷油方案在燃油蒸发和湿壁以及点火时刻缸内混合气质量这几个方面的效果都很好，是最合理的方案。

本文在一台双燃料光学发动机上开展了高比例预混压燃燃烧过程的可视化研究。气道喷射异辛烷并保证气道当量比为1，缸内直喷2mg及4mg正庚烷、聚甲氧基二甲醚（PODE）、正十六烷，并选择-25°CA ATDC早喷和-5°CA ATDC晚喷两个工况，对比分析了燃烧室内的自燃着火、火焰发展和燃烧放热过程。结果表明，RCCI晚喷工况为两阶段燃烧，压力升高率较低，有利于RCCI向高负荷范围拓展，直喷PODE和正十六烷两阶段燃烧明显，而直喷正庚烷燃烧室内混合气的活性梯度较小，两阶段燃烧不明显；高比例预混压燃燃烧中，缸内直喷油量低，早喷工况滞燃期主要受十六烷值影响，晚喷工况下喷雾雾化质量差异带来的影响逐渐凸显；在高气道喷油比例（93.8%）下，正庚烷晚喷工况火焰呈现红色，存在灼热的碳粒，早喷可一定程度改善该问题，而正十六烷无论早喷还是晚喷，喷雾雾化质量均很差，碳烟问题尤为显著；PODE能量密度低，相应最大压升率低，再加上其高十六烷值和含氧特性，在高气道喷油比例（93.8%）下，其早喷工况初始自燃点较少，火焰发展速度慢，之后伴有多点自燃过程，而晚喷工况的油束火焰面积小，相邻油束无干扰，碳烟生成很少。

可控自燃着火（CAI）能够有效的提高汽油机效率和降低氮氧化物（NOx）排放，但是其燃烧过程缺乏直接控制手段。为了克服CAI燃烧限制，本研究通过直喷高自燃性燃料二甲醚改变高稀释汽油预混合气的着火特性从而强化对自燃着火控制，即微火源引燃（MFI）混合燃烧。研究结果表明，增加二甲醚直喷量会提前MFI燃烧着火时刻和缩短其燃烧持续期，然而在二甲醚直喷时刻从-60°CA推迟到-40°CA ATDC时高二甲醚喷射量提前着火时刻和缩短燃烧持续期的作用减弱。碳氢（HC）和一氧化碳（CO）排放随二甲醚直喷量增加而减少，但是NOx排放会增加。推迟二甲醚直喷时刻对HC、CO和NOx排放的影响与增加二甲醚直喷量作用相反。

为了使发动机在调节负荷时能选择较优的负荷调节方式，在柴油引燃天然气发动机上采用了两种负荷调节方式：在基准点处，保持天然气量不变，改变柴油量；保持柴油量不变，改变天然气量。试验结果表明，两种负荷调节方式下，着火延迟期先基本不变后缩短，燃烧持续期先缩短后基本不变；增加柴油量调节负荷，燃烧重心接近上止点，增加天然气量调节负荷，燃烧重心远离上止点。在中低负荷变化区域：从转矩响应性角度出发，负荷小于33%时，天然气量调节方式的空气量更少，转矩更易响应，负荷大于33%时，柴油量调节方式的空气量更少，转矩更易响应。从提升热效率角度出发，负荷较小时，天然气量调节方式较优，负荷较大时，柴油量调节方式较优，与天然气量调节方式相比，在负荷为33%处，提升幅度最大，为3.89%，此时伴随着THC排放下降以及NOx、CO排增加。

本研究将聚甲氧基二甲醚（PODE）作为一种含氧组分添加到宽馏分燃料（G50）当中，形成一种含氧宽馏分燃料（GDP），并在一台东风3.0 L四缸柴油机中进行了燃烧与排放特性的研究。结果表明，这种含氧宽馏分燃料可以在无需选择性催化还原器（SCR）和柴油机微粒过滤器（DPF）后处理装置情况下在ESC稳态测试循环中满足国V排放法规，加权后的综合油耗低于原柴油机。在欧洲稳态循环（ESC）部分工况点热效率超过原机10%以上。

部分预混压燃（PPCI）一种高效清洁的汽油压燃模式。本文对四种燃料（汽油，汽油+PODE，汽油+柴油，汽油+柴油+PODE，分别记为G，GP，GD，GDP）和两种活塞（原机柴油活塞和自制新活塞）进行了PPCI试验。试验中通过扫掠喷油时刻探索最高热效率，通过调节EGR率控制ISNOx小于0.4 g/kWh。试验结果表明，新活塞由于面容比小，可减少传热损失，加快燃烧速度。同时新活塞减弱了缸内气流运动，导致油气相互混合速率减小，降低了混合气预混比例，增大了混合气浓度分层。四种燃料采用新活塞后热效率提高2%~3%，其中GP热效率最高，达到50.8%。碳烟排放由于混合气预混比例降低而上升，但仍低于0.01 g/kWh，满足国六标准。

在一单缸天然气发动机上，探究了天然气浓燃条件下H₂/CO的生成特性；然后在15%和20%的EGR下研究H₂/CO的掺入对发动机燃烧和排放的影响；最后，化学反应路径分析对H2₂掺入后促进燃烧的本质做了阐释。浓燃燃烧时，燃烧产物中H₂和CO的量基本上是1：1，随当量比的增加浓度增加。当量比为1.4时，H₂和CO大约占8%。H₂和CO的掺入能够加速发动机缸内火焰传播，对于理论空燃比燃烧，1%和2%的H₂/CO掺入，能够分别使得ITE提高5%和7%，燃烧持续期缩短8%和20%；同时，THC明显降低，NOx和CO略微增加。化学反应路径分析显示，H₂的加入使得在CH4和CH₂O的消耗显著加快。

在BJ486汽油机上开发了一种全可变液压气门系统（FHVVS），采用凸轮驱动和液压传动控制进气门开启和关闭，采用气门落座缓冲机构控制气门落座速度。建立FHVVS气门运动特性测试平台，采用激光位移传感器试验测量了FHVVS的气门升程。介绍了FHVVS系统的工作原理和工作过程，并讨论FHVVS的气门落座过程和特性，重点分析了两种气门落座缓冲机构的气门落座速度和反跳高度。结果表明：液压活塞侧面节流的气门落座缓冲机构显著降低了FHVVS的气门落座速度和反跳高度。

以一台直喷双缸轻型柴油机为样机，在四种工况下研究了润滑油硫含量（0.182%，0.583％和1.06％）对柴油机颗粒聚集体形貌和微晶结构的影响。结果表明：随着硫含量的增加，PM聚集体由简单规整的链状结构转变为复杂的团絮状结构，外部碳层变薄，且周围出现无定形物质，初级粒子直径增加，分形维数也会增加，并且初级粒子微晶尺寸和层间距均减小，微晶曲率增加，微晶结构趋于无序。

一种全可变液压气门机构（FHVVS）可实现气门升程和开启持续期的连续可变，采用进气门早关的方式可取代节气门实现无节气门负荷控制方式。通过试验测量缸内压力，发现无节气门汽油机在小负荷工况下的燃烧循环变动明显增大，燃烧速率显著降低。通过增大点火提前角，使燃烧重心（CA50）调整至5~10°CA ATDC的推荐位置，却导致出现失火循环。探讨了通过组织进气涡流和增大点火能量的方式改善燃烧性能，试验结果表明：螺旋进气门能够在小升程时产生较强的进气涡流，显著改善了无节气门汽油机在小负荷工况下的燃烧循环变动和失火循环，提高了指示热效率。