利用激波管测量了2-甲基四氢呋喃(MTHF)在压力为0.12～1.00MPa、温度为1,050～1,800K、当量比为0.5～2.0 及燃料摩尔分数为0.25%～1.00%下的滞燃期，结果表明：MTHF 滞燃期随温度、压力和燃料摩尔分数的增大而减小，随当量比的增大而增加，并利用试验结果拟合出滞燃期随相关参数变化的阿累尼乌斯关系式；然后用两个机理(Kai 机理和Luc 机理)对滞燃期进行了模拟，其中Luc 机理对滞燃期的预测明显偏低，而Kai 机理与试验数据吻合较好，只是在低温浓混合气时预测值偏低，将其底层机理用NUI 机理替换后高、低温情况下模拟值与试验值都能较好地吻合．敏感性分析显示，高温时对滞燃期影响最大的反应为H＋O2＝O＋OH，当温度降低时，该反应影响减少，而燃料裂解与脱氢反应对滞燃期的影响增大．路径分析显示，高温下MTHF 的消耗以裂解反应为主，温度降低时，裂解反应对燃料消耗量的贡献率降低，而脱氢反应成为消耗燃料最主要的路径．

以一台高压共轨、增压中冷的重型柴油机为研究对象，研究了不同加载率、加载起始点以及加载持续时间对恒转速增转矩加载过程的影响．定义了“平均增量空燃比”和“空燃比平均减速度”两个参数，分别用于评价加载过程中供气相对于供油的响应速率和空燃比的降低速率．研究发现：加载率越大或者加载起始点负荷越小，供气滞后越严重，燃油消耗率、烟度以及CO 排放增加，但NOx排放降低．燃油消耗率和烟度排放的主要恶化区分别集中在加载过程的前期和后期；随着加载持续时间增大，供气响应性能虽有改善，但空燃比较稳态值仍明显降低，燃油消耗率、烟度和CO排放性能恶化．另外，加载持续时间对瞬态烟度和CO峰值排放存在拐点．

可变配气正时技术作为内燃机改善综合性能的有效手段已经广泛应用于发动机中。本文基于GT-power完成4102柴油机的整机建模，仿真分析了可变配气参数对柴油机功率、扭矩、燃油消耗率、热效率等性能参数的影响，获得了柴油机全可变配气气阀运动参数最优解，仿真结果表明，优化后的配气参数使柴油机的性能明显改善。

定义了放热率曲线的“时序系数”，以表征燃烧过程的时序特征．试验表明：引燃柴油量相同时，随着当量比增加，热效率先升高后降低；总碳氢(THC)排放降低；滞燃期延长；燃烧重心先接近上止点后远离上止点；第一放热率峰值先出现在燃烧始点附近，然后接近燃烧重心；第二放热率峰值逐渐与第一放热率峰值“合二为一”，且两者均先升高后降低；“时序系数”增加，时序特征愈加不明显．当量比相同时，随着引燃柴油量增加，热效率升高；燃烧相位前移；放热速率加快．另外，随着引燃柴油量增加，在较低当量比时 THC 明显降低，但在较高当量比时却没有明显变化．

由于 2-甲基呋喃(MF)的喷雾与燃烧特点与汽油类似，其作为替代燃料的潜力受到广泛重视．利用光学发动机和高速摄影技术，结合热力学分析，对 MF 以及其与异辛烷掺混燃料的湍流火焰传播特性进行了研究．结果表明：与异辛烷相比，MF 有更高的燃烧爆发压力和较短的滞燃期，同时其火焰面积扩展速率也高于异辛烷．研究发现火焰传播面积与已燃质量分数(MFB)的 2/3 次方呈线性关系．MF 的湍流火焰传播速度明显大于异辛烷，二者的差别比这两种燃料层流火焰传播速度的差异更加明显．混合气的物理化学特性是影响湍流火焰传播速度的最大因素．

以柴油机后燃期颗粒的初期碰撞凝并过程为研究对象，在 KF 模型基础上，通过结合矩方法和颗粒尺寸分布模型，建立了柴油机颗粒碰撞凝并数学模型．探讨了柴油机燃烧过程中，自由分子区中的初级颗粒碰撞频率、凝并速率和剩余表面积的变化规律以及对颗粒尺寸生长的影响作用．结果表明：随着滞留时间增长，初级颗粒的碰撞频率逐渐降低；颗粒粒径分散性的增加能够提高碰撞频率；在同一粒径下，随着凝并特征时间增加，凝并速率明显降低；当粒径小于 12.6nm 时，凝并速率对凝并特征时间变化的敏感性较高；初始凝并特征时间越大，表面积减小越慢；颗粒表面积随着滞留时间的增加而减小．

在可视化缸内直喷(GDI)汽油机台架上，通过进气道入口处翻板和进气道内挡板改变缸内滚流比，使用粒子图像测速技术(PIV)研究了可变滚流对低速条件下喷雾过程的影响，得到喷雾油束的速度场及其对应的剪切应变率和涡量场；进一步通过台架试验，研究可变滚流对燃烧和排放特性的影响．结果表明：翻板和挡板的组合可使缸内较早地形成高强度滚流，滚流比相对于原始状态提高近 2 倍；高滚流使剪切应变率最大值提高到 2400s-1，增强了油束内部的剪切作用，涡量最大值也增加到 6000s-1 左右，油束卷吸作用增强，油滴与空气接触面积增大，动量交换加剧，使得喷雾角加大、贯穿距缩短，燃油液滴破碎加剧、蒸发加快，增强缸内油气混合，燃烧放热率增加，燃油消耗率得到改善；高滚流下的 CO 排放降低，相比低滚流下最大降低 32.5%；但 HC 和 NOx 排放增加，相对于低滚 流比最大增加 54%和 91%．

分析了现有柴油机氮氧化物(NOx)排放的预测方法，针对选择性催化还原技术(SCR)的控制需求，选用神经网络偏最小二乘法(NNPLS)作为 NOx 排放预测模型建立的基础；该方法通过偏最小二乘法(PLS)提取成分，然后用神经网络(NN)拟合，具有 PLS 充分提取自变量中信息和 NN 非线性拟合性高的优点；并建立了某柴油机 NOx 排放预测模型，该模型预测精度高，训练误差均方根和测试误差均方根分别为 30×10^(-6) 和 62×10^(-6)．

采用电子显微镜、能谱分析仪研究了积碳分布区域、形貌特征和组成元素的基本特征；使用高速相机获得了喷孔出口区域燃油流动特性的图像，对影响积碳形成的湿壁现象和雾化特性进行了定性分析．结果表明：积碳在喷油器上可划分为 7 个分布区域，喷油器外表面的积碳程度较内表面严重，各喷孔堵塞不均匀；积碳有干燥粗糙、湿润光滑两种形貌特征；积碳固体颗粒中共检出 5 种非金属元素和 9 种金属元素，底座平面积碳的化学成分较丰富；喷油器壁面油膜和底座周围的高浓度混合气是不同区域积碳形成的主要物质来源．

为改善柴油机的喷雾特性，提出了交叉孔喷油嘴的结构，其特征是每个喷孔都由两个子喷孔交叉汇聚而形成．为探索交叉孔喷油嘴的内部流动特性，采用双流体模型，对一种圆孔喷油嘴和两种交叉孔喷油嘴在不同条件下的内部多相流动进行了三维 CFD 模拟．结果表明：交叉孔喷油嘴与常规圆孔喷油嘴内部流场结构有明显的差异，在圆孔喷油嘴中，压力在喷孔入口附近急剧下降，速度急剧上升；而在交叉孔喷油嘴中从喷孔入口到喷孔出口，压力逐渐下降，速度逐渐上升；圆孔喷嘴在空穴数较小的条件下会出现空穴，空穴区可从喷孔入口延伸到喷孔出口，而交叉孔喷油嘴内即使空穴数很小也不产生或只产生微量空穴，后者只在带盲孔扰动区的交叉孔喷油嘴发生；交叉孔喷油嘴的流量系数比圆孔喷嘴的高 23%~32%．此外，交叉孔喷油嘴的特殊喷孔结构使其内部燃油产生冲击扰动，在喷孔出口产生了更大范围的高湍动能区，有利于促进射流雾化．