活塞环-缸套的摩擦损失在整机摩擦损失中占比高达65%。合理的环组结构不仅能有效降低摩擦、减小磨损，还能有效改善内燃机整机性能。考虑到活塞环组动力学特性和润滑特性的耦合作用，建立活塞环组运动模型，应用此模型可分析活塞环组的运动特性，计算流经活塞环组的窜气量，预测润滑油消耗量。以上述模型为基础开展正交模拟试验，分析对逆向窜气量影响最大的环组结构并加以优化。这对活塞环组的结构设计有指导作用。

柴油机性能的影响因素众多，其中环境的影响是柴油机设计和电控标定不可忽视的重要因素之一。随着海拔高度变化，大气压力、环境温度也在变化，对柴油机性能影响将更加复杂。为此，采用GT-Power 软件建立某型柴油机的性能仿真模型并通过台架试验所得数据对模型校正，进而研究了大气压力和环境温度对柴油机性能的影响，计算结果表明：大气压力升高，缸内最高爆发压力和功率增大，燃油消耗率降低；随大气温度的升高，缸内最高爆发压力和功率降低，燃油消耗率升高。并针对高原环境复杂性，提出了一种基于曲面响应（RSM）改善柴油机性能的优化方案，在满足柴油机设计指标与耐久性约束的条件下，结合试验设计（DOE）对高海拔下的柴油机标定性能参数进行选取和优化，优化结果表明：在选定工况下均可获得满足各性能参数所对应的标定参数，为运行在不同海拔地区柴油机的设计和改进提供相应的指导。

缸套作为活塞往复运动的导向，承受着机械负荷和热负荷，其变形与失圆直接影响活塞组件的传热、摩擦、磨损以及密封性能。采用有限元分析与测试相结合的方法建立了增压中冷柴油机机体、缸盖、缸套等部件的装配耦合模型，依次加载缸盖螺栓预紧力、主轴承力、缸内爆发压力和活塞侧击力研究不同机械负荷对缸套径向变形与强度的影响。研究表明：缸盖螺栓预紧力、缸内爆发压力及主轴承力对缸套变形影响较大，而主轴承螺栓预紧力、活塞侧击力对缸套变形影响极小；缸盖螺栓预紧力对缸套主应力最大值影响较大，而缸内最大爆发压力、主轴承力及活塞侧击力对缸套的最大主应力影响较小。

缸套作为活塞往复运动的导向，承受着机械负荷和热负荷，其变形与失圆直接影响活塞组件的传热、摩擦、磨损以及密封性能。采用有限元分析与测试相结合的方法建立了增压中冷柴油机机体、缸盖、缸套等部件的装配耦合模型，依次加载缸盖螺栓预紧力、主轴承力、缸内爆发压力和活塞侧击力研究不同机械负荷对缸套径向变形与强度的影响。研究表明：缸盖螺栓预紧力、缸内爆发压力及主轴承力对缸套变形影响较大，而主轴承螺栓预紧力、活塞侧击力对缸套变形影响极小；缸盖螺栓预紧力对缸套主应力最大值影响较大，而缸内最大爆发压力、主轴承力及活塞侧击力对缸套的最大主应力影响较小。

在定容弹内，利用高速摄影法和相位多普勒粒子测试技术(PDPA)对比研究了棕榈油生物柴油(PME)、柴油以及PME体积分数为 30%,的掺混燃料的喷雾特性，探究了喷射压力、背压和燃料物性对喷雾的宏观和微观特性的影响．结果表明：随着喷射压力提高，DV90 显著降低，而DV10 和DV50 略有下降，说明喷射压力的提高促进了油滴的破碎；随着背压升高，DV10 和DV50 大幅上升，而DV90 略有升高，表明背压的提高促进了油滴的聚合；在研究的工况范围内，油滴粒径分布与 Rosin-Rammler 函数吻合良好；随着喷射压力和背压的提高，粒径分布的离散程度逐渐降低；相比于柴油，PME 的索特平均粒径(SMD)较大，DV10、DV50 和DV90 较大，粒径分布的离散程度较高．

基于一台单缸柴油机，分别采用进气道喷射汽油和乙醇的预混方式，通过调节不同负荷下喷射汽油/柴油和乙醇/柴油燃料比例，以研究其对发动机燃烧与排放的影响．结果表明，低负荷下采用汽油或者乙醇预混，缸内最高燃烧压力降低，实现较为缓和的燃烧放热，均可以同时降低碳烟(Soot)和 NOx，但 HC和 CO排放增加．较高负荷下随着预混比例增大，放热更加剧烈，缸内最大爆压升高．滞燃期随燃油预混比例增大而增大，但增大幅度随负荷增大而逐渐减小．与汽油预混方式相比，采用乙醇预混的方式滞燃期增大更加明显，且燃烧温度较低，在较高负荷下仍能实现较为缓和的燃烧放热，表明采用乙醇预混的方式有利于向高负荷拓展．

提出了甲醇/生物柴油混合燃料在柴油机缸内着火的评价指标，并建立了 186F 柴油机燃用甲醇/生物柴油混合燃料燃烧过程的三维计算模型．通过对缸内温度、燃料浓度、氧浓度的分析，考察了甲醇掺混比例对混合燃料着火过程的影响．结果表明：当甲醇掺混比例由 10%增加到 50%时，缸内最大爆发压力由 7.80MPa 降低到 7.13MPa，瞬时放热率峰值呈上升趋势．着火位置的分析表明，随着甲醇掺混比例的增加，缸内生物柴油的浓度降低，生物柴油的着火时刻推迟，缸内甲醇的浓度升高，逐渐接近甲醇可以着火的浓度；生物柴油的着火区域从油束的边缘逐渐转移到油束的中心、从油束的头部逐渐转移到喷油嘴附近．当甲醇的掺混比例小于或等于 30%时，生物柴油先于甲醇着火；当甲醇的掺混比例大于 30%时，甲醇先于生物柴油着火．

以某型军用车辆柴油机为研究对象，进行了 4500m 海拔条件下的高原模拟环境试验，比较和分析了该型柴油机燃用军用柴油和掺混不同比例聚甲氧基二烷基醚型含氧燃料时的燃烧特性．结果表明：高原环境下柴油机燃用该型含氧燃料时，随着掺混比例增加，滞燃期缩短，压升率降低，燃烧放热等容度增加，热效率提高，有效地缓解了高原环境下柴油机功率损失和后燃严重的问题，尤其在柴油机高速小负荷工况下，动力性与经济性显著提高，是一种适用于高原环境下的聚醚型含氧型燃料．

自由活塞发动机具有异于传统发动机的活塞运动规律，为研究其对自由活塞发动机燃烧放热规律的影响，提出了等效转速变换的概念，将试验示功图反算得到的燃烧放热规律以曲轴转角为计量单位表示，分析了自由活塞发动机与传统发动机放热规律的差异，最后采用三维仿真与试验的结论进行对比．结果表明：自由活塞发动机在压缩行程比传统发动机有较高的运动速度与加速度，这使其在压缩行程有良好的雾化与油气混合效果，预混燃烧量达到80%,；膨胀行程缸内容积变化率较大，缸内压力温度下降较快，因而缓燃期和后燃期持续时间远低于传统柴油机；双韦伯函数拟合的自由活塞内燃发电动力系统(FPEG)放热规律预混合燃烧品质系数和扩散燃烧品质系数分别为3.451 和 10.24，与传统柴油机相比均偏大；受活塞运动规律的影响，自由活塞发动机与相同缸径的传统发动机相比最高爆发压力较小，出现最高爆发压力的时间较晚，且滞燃期较短．

基于超临界喷射平台，研究了低亚临界态、亚临界态和超临界态汽油在直喷喷油器上的喷雾特性．结果表明：低亚临界态、亚临界态和超临界态的喷雾形态有明显不同．在单孔喷雾中，在相同喷雾时刻下，随着温度的升高，单孔喷雾的贯穿距先缓慢持平，后大幅下降了 25%左右；喷雾的面积呈持续上升趋势．在 6 孔喷雾中，在相同喷雾时刻下，随着温度的提高，喷雾贯穿距在低亚临界态区先缓慢增加，进入亚临界区后大幅下降了 15%～20%，最后在超临界区迅速回升；喷雾面积先增加，在亚临界区出现峰值后迅速下降．超临界态时，6 孔液相喷雾由黏稠核区和稀薄气液两相区构成，核区延伸度和比长度 R 随着温度升高而下降．