柴油机内应用汽柴油混合燃料有利于降低NOx和碳烟的排放。本文在流动式定容燃烧弹中，采用高速摄影和ICCD获取容弹内燃烧火焰图像，研究环境温度和环境密度对不同比例汽柴油混合燃料着火特性和浮起长度的影响。结果表明，环境温度和环境压力增加，使混合燃料滞燃期缩短，着火位置靠近喷嘴，汽油掺混比例增加，滞燃期增长，着火位置远离喷嘴；环境温度和环境压力增加使火焰浮起长度降低，汽油比例增加使火焰浮起长度提高。

在一台采用涡轮增压缸内直喷汽油机上对不同的燃料的燃烧和经济性进行了试验研究。根据汽油的主要组 分，选取了异辛烷作为基础燃料，分别添加短、中、长链烷烃，醚类，芳香烃进行对比试验。研究结果表明：汽油品质对发动机的燃烧和排放有很重要的影响。中长链烷烃和醚类在提高燃料的整体燃烧速度上具有明显的优势，适当的增加汽油中这些组分的比例有利于优化发动机的燃烧过程。在常用工况区，20%甲苯的最低油耗相比于异辛烷、20%正戊烷和20%MTBE节油率可达3.65%-6.85%。因此对于燃油经济性，添加甲苯的混合燃料较好，甲苯对于提高经济性效果明显。

对一台高压共轨增压中冷压燃式发动机燃用汽油／柴油混合燃料的燃烧和排放特性进行了试验研究，通过调整喷油时刻控制燃烧相位，分析了汽油掺入比例、EGR以及预喷参数对发动机的燃烧过程和排放的影响规律。研究结果表明，汽油成分的加入有利于改善燃料挥发性，加速油气混合过程，十六烷值的降低使滞燃期延长，预混合燃烧比例增加，可显著降低烟度排放。提高汽油掺入比例可在更高负荷范围内实现预混压燃模式，拓展发动机实现预混压燃的负荷范围。在固定燃烧相位的条件下引入EGR，由于汽油/柴油混合燃料油气混合过程的改善，可有效控制低进气氧浓度条件下的颗粒物生成，在保证较高热效率的同时减少NOx和烟度排放，同时降低对喷油压力的要求。大负荷工况下，通过两段喷油控制策略，可进一步降低烟度排放。适当提前预喷时刻可延长滞燃期，增加预混合燃烧量，但对于柴油燃料预喷过早导致喷油燃油着壁量增加，采用高汽油比例的混合燃料加快预喷燃油的蒸发速率，有助于减少预喷燃油着壁量。采用汽油掺入比例为50%的混合燃料，协同控制EGR及预喷参数，可在保证较高燃烧效率的同时进一步降低NOx和烟度排放。

本文在模拟车用有机朗肯循环（organic Rankine cycle，ORC）系统的工作环境下，设计并搭建了以R123作为工质的液压隔膜计量泵性能测试平台。分析了变工况时液压隔膜计量泵关键参数间相互作用关系，及其对车用ORC系统性能的影响情况。结果表明：液压隔膜计量泵流量与出口压力基本无关，可通过调节液压隔膜计量泵的冲程和转速，实现对其流量的双维调节。液压隔膜计量泵的输入功率和实际运行效率均随冲程和转速的增加而升高，实际运行效率最高可达88.27%。通过协调控制液压隔膜计量泵的冲程和转速，可使系统净输出功率在0.33W-1.51×10^4W范围内变化。在实际运行过程中，应该避免泵在高转速、低冲程下工作，以免造成能量浪费。

在一台改造的单缸试验发动机上试验研究了气道喷射结合缸内两次直喷对汽油压燃燃烧和排放的影响。采用的喷射策略为气道喷射（PFI）结合缸内两次直喷，研究的参数包括气道喷射油量、预主喷间隔、预喷油量、主喷时刻和主喷油量。结果表明：适当减小预主喷间隔可以降低压力升高率；当循环油量小于80mg时，可以同时实现低soot排放和高热效率。增大PFI油量，可以降低soot排放 ，但THC排放增大；增大预喷油量，会使得soot对CA50的敏感性提高；增大主喷油量会使CO排放增加。

本文采用STAR-CD软件模拟柴油/天然气双燃料发动机的燃烧过程。在25%负荷、1335r/min转速下研究喷油嘴不同锥角及孔径对发动机燃烧性能的影响，模拟结果表明：喷油时刻为35°BTDC时，减小两层喷孔的锥角，缸压先几乎不变，后大幅减小，放热率由单峰变为双峰；只减小下层孔锥角，缸压几乎不变，放热率由单峰变为双峰，变化不明显，说明仅改变下层孔锥角对发动机燃烧影响不大；减小喷孔孔径，缸压明显上升，放热率峰值升高，燃烧持续期缩短。

跨临界CO₂动力循环（CTRC）是一种很有前景的内燃机余热利用动力循环方式， 能匹配高温烟气的同时，做到小型轻量化。 但由于基础循环结构（B-CTRC）输出性能较低，需要对其进行结构优化。本文提出增加预回热的跨临界CO₂动力循环结构（PR-CTRC）的优化方案。本文基于一台千瓦级的跨临界CO₂动力循环试验平台，通过对比预回热循环与基础循环的性能，获得优化方案的提升收益。通过一台柴油机作为热源并运行在相同发动机工况，从能量输入、输出层面分析了优化效果。结果显示，预回热循环最大可以增加约57.4%CO₂吸热量，最终获得3.47kW的净输出功潜力，相对于基础循环提升102.6%。内燃机热效率从39.4%提升至41.4%。

固定主喷喷油时刻和喷油激励时间，改变预喷激励时间和主预喷时间间隔，在内部环境为环境温900K、环境压力45bar的纯空气定容燃烧弹中，采用背景光消光法研究两段喷射对国五柴油燃烧火焰中碳烟分布的影响，得到碳烟生成的起始位置、初始生成时刻和碳烟浓度分布。结果显示：主预喷油时间间隔400μs时，主喷的碳烟生成量明显小于同条件下的单次喷射；相比改变预喷量，改变喷油间隔更能有效的改变碳烟生成。

基于外加热源再生性能测试台架，研究了不同过渡段长度和不同来流温度对DPF再生性能的影响。实验结果表明：当来流温度为525℃时，过渡段越长，DPF中碳黑分布越均匀，其再生温度场的温度波峰也越来越小，但相同时间内的再生效率降低。当来流温度为525℃时，过渡段长度在10cm以下或40cm以上时，对DPF再生效率无明显影响，在加装40cm-50cm过渡段时，DPF再生温度场无温度波峰出现。在加装50cm过渡段时，当来流温度为500℃和525℃时，再生效率与再生持续时间呈线性关系，当温度在550℃及以上时，再生持续时间越长，单位时间内的再生效率反而下降。

本文利用高辛烷值燃料PRF90验证了FCE新型燃烧模式，并且系统地探究了重整缸初始边界条件进气温度、压力、当量比对重整产物的影响。研究结果表明，为使PRF90燃料处于低温重整状态，随着当量比的增加，重整缸的初始温度和压力的选择范围变小；初始进气温度和当量比对重整过程的影响要大于初始压力的影响；随着重整缸当量比的增加，PRF90燃料发生低温反应的触发界线开始向较高的初始进气温度方向移动。通过对重整缸PRF90燃料低温重整P-T map图进行叠加，得到一个当量比在1.0-2.0范围内变化，重整缸PRF90燃料依旧处于低温重整状态的区域。同时，针对不同初始边界条件下重整缸PRF90燃料开始发生低温反应时缸内温度、压力及对应曲轴转角进行了探究。为评价重整混合气活性，本文提出活性系数RC这一概念，并依据这一概念对重整气中单个物种的活性作出了评价。