选取MD9D、癸酸甲酯（MD）和正庚烷三组分作为生物柴油替代混合物，建立详细化学动力学反应机理。在此基础上，通过误差传递直接关系图法（DRGEP）、同分异构体简化法（Isomer Lumping）、基于DRGEP敏感性分析法3种简化方法耦合的方式对详细化学动力学反应机理进行简化，构建一个简化机理，利用CHEMKIN-PRO软件对简化机理进行模拟计算，并与试验结果进行对比分析。结果表明：简化机理对生物柴油燃烧过程中着火延迟期和重要中间产物CO、CO2、CH4、C2H4，C3H6等有较好的预测能力；在750~900 K的低温阶段能再现生物柴油燃烧过程中的负温度系数现象，并且能够在低温燃烧时预测早期CO2的生成。

建立瞬态工况小波网络发动机油膜模型，利用蚁群算法对小波网络参数进行初始化寻优，将其作为小波网络参数初始值，以提高小波网络的训练速度和误差精度，并基于该网络模型测试了发动机空燃比瞬态过程，然后利用瞬态工况试验数据进行了仿真，并与台架试验实际数据进行对比。结果表明，基于蚁群算法初始化小波网络模型能有效地辨识发动机瞬态工况油膜参数，高精度地逼近空燃比瞬态过程，不仅具有较强的泛化能力，而且大大缩短了训练时间。蚁群初始化小波网络适用于油膜参数辨识，本研究为发动机瞬态工况空燃比的精确控制奠定了基础。

对国内外小功率段柴油机实现低排放的技术路线进行了分析，针对中国目前现状得出实现第三阶段排放及今后更高排放标准的技术路线：37 kw以下功率段柴油机采用改进燃烧过程和降低机油消耗的机械优化+DOC技术或机械优化+电控喷油技术，生产企业通过提升生产条件及加强质量控制，特别是有效实现全负荷最大油量限制，可使批量生产的柴油机满足中国第三、四阶段排放标准的要求；为更有效控制批量生产产品的排放和性能使其满足更高的排放标准，需开展15~37 kW小缸径多缸柴油机低排放技术研究和产品研发。

基于亚克力（PMMA）透明喷油嘴内流动的试验研究结果，构建了透明喷油嘴的三维模型，通过流固耦合（FSI）方法对透明喷油嘴的固体变形及应力分布情况进行模拟研究。模拟结果表明，透明喷油嘴的变形与应力均主要集中在压力室及喷孔入口处，其中压力室入口处应力最大，超过胶粘剂的粘黏强度是造成透明喷油嘴产生裂缝失效的主要原因。同时分析了孔内流体体积随入口压力的变化情况及固体变形对孔内流体流动特性的影响。结果表明：在使用透明喷油嘴喷油时，固体产生的变形会造成在针阀关闭后柴油完全断流的时间较实际喷油嘴有所延后，最后喷出的质量也略大，导致试验过程中在喷油结束后存在较长时间的滴落现象。

为了避免铜衬套脱落并降低活塞销孔表面的最大应力，运用正交试验表L9（34）设计9组试验，另加1组镶铜衬套的试验作为对比方案，通过ANSYS对活塞进行了模拟分析，并利用极差分析法找到满足活塞热负荷及机械负荷的最优方案。结果表明：影响活塞销座热机耦合应力的3个因素大小依次为销孔型线方程、销座与活塞销的间隙和增强体的厚度；最优方案使活塞销孔表面上的耦合应力降低了28.8%；增强体使活塞销座处温度升高了3%~4%，活塞的耦合变形也减小了2.9%~3.8%。

为了应对“特京五”对颗粒物数目的要求，在一台满足国IV标准柴油机上，以国V柴油原排试验结果为基准，对一组氧化型催化器（DOC）+微粒氧化催化转化器（POC）后处理和两组DOC+ POC后处理串联时热态全球统一瞬态循环（WHTC）的气态污染物和颗粒物排放结果进行了对比研究。结果表明：单组DOC+ POC的净化能力为颗粒物质量降低63%，颗粒物数目降低23%；两组DOC+POC串联可使颗粒物质量降低74%，颗粒物数目降低79%，并可以避免一组DOC+POC方案时颗粒物数量浓度瞬时排放超过原排的现象。采用两组DOC+POC串联方案时，燃用国Ⅲ柴油的排放结果与国V柴油的排放结果基本持平，表明两组DOC+ POC串联后处理方案可以克服燃油品质变差对颗粒物排放带来的不利影响。

采用多维数值模拟的方法系统研究了不同燃油性质和喷油策略对船用柴油机性能和排放的影响。研究结果表明：无论使用重油还是轻油，采用顺序喷射、预喷和后喷都能在降低燃油消耗率的同时降低NOx排放；顺序喷射方案能在两个喷油器的喷射间隔为4°时达到最低的燃油消耗率；大比例预喷匹配合适的主预喷间隔容易获得较低的燃油消耗率，小比例预喷匹配合适的主预喷间隔容易获得较低的NOx排放；后喷策略对燃油消耗率改善不明显，随着主后喷间隔增大或者后喷油量的增加，燃油消耗率均呈现增加的趋势。

以某商用车直列6缸柴油机作为研究对象，基于缸内传热模型获得内燃机缸盖和缸套的燃气侧局部传热边界条件；基于均相流沸腾传热模型获得水侧传热边界；实现水侧、燃气侧边界与结构温度场计算的耦合，并判断水腔内沸腾传热的状态。结果表明：缸盖温度计算值与实测值吻合，缸盖最高温度位于缸盖底面两个排气门之间；排气门之间的燃气传热系数和燃气温度均处于较高值，缸内局部传热显著；在缸盖底面中心和排气门附近水腔内的冷却水处于部分发展泡核沸腾状态。

利用GT-Power软件建立某机车柴油机仿真计算模型，通过试验验证了仿真模型的准确性。对采用两种米勒循环时该柴油机在1000 r/min不同负荷条件下的功率、油耗和排放影响建立了仿真方案，在全负荷条件下进行了两种米勒循环对比。结果表明，两种方式米勒循环都能显著降低NOx排放；综合分析柴油机各性能结果，选取变凸轮型线米勒循环、米勒度为300曲轴转角为提高该机车柴油机性能的优化方案。该方法对机车柴油机应用米勒循环具有一定指导意义。

针对某3缸增压小型化汽油机，基于一维和三维发动机循环仿真，分别研究了进气门早关（EIVC）和进气门晚关（LIVC）两种米勒循环形式对发动机油耗、爆震及燃烧特性的影响。结果表明：两种米勒循环形式均能有效降低全工况范围的燃油消耗率，平均降幅约为8%，与LIVC相比，低负荷时EIVC具有更大的节气门开度和进气压力，故泵气损失相对较小，具有更好的燃油经济性；而在高负荷区域，EIVC会显著降低缸内滚流和压缩终了时的端动能，导致燃烧变慢，CA50相比LIVC滞后2.5°曲轴转角，燃油经济性和爆震抑制作用较差。