在定容燃烧弹内，实现纯柴油与体积比为 30%的丁醇柴油燃料的喷雾燃烧，研究了燃烧火焰的基本特征，设计了定容弹内喷雾燃烧火焰中碳烟颗粒物直接采样台架，利用高分辨透射电镜(HRTEM)对这两种燃料燃烧生成的碳烟颗粒样本进行观测、统计和分析，研究掺混丁醇对喷雾火焰和碳烟生成的影响．研究结果表明：掺混丁醇延长了喷雾火焰的滞燃期，缩短了燃烧持续期，丁醇柴油混合燃料(B30)的碳烟数密度和质量明显小于纯柴油(B00)，在柴油中掺混丁醇，能够抑制碳烟生成，降低碳烟排放，同时降低了碳烟的基本颗粒粒径和平均直径，使排放碳烟颗粒物更加细微化；B00 与 B30 的碳烟基本颗粒内部结构以无序的不定形碳为主，表面晶化不明显．

基于颗粒群演化的模拟理论方法，构建了一维稳态层流预混火焰中碳烟颗粒动力学演化过程的数学模型．通过耦合含有生成芘分子(A4)的详细化学反应机理，并采用蒙特卡洛(Monte Carlo)随机算法求解颗粒群平衡方程获得碳烟颗粒动力学演变尺寸分布信息．在此基础上，详细分析了层流预混火焰中二氧化碳添加对碳烟颗粒物尺寸分布的影响．结果表明：添加二氧化碳降低了碳烟颗粒成核速率，使得小粒径碳烟颗粒数密度减小；同时，添加二氧化碳减弱了碳烟颗粒表面生长速率，以及提高了 OH 和 O2 浓度而加速了碳烟的氧化反应，使得大粒径碳烟颗粒数密度降低．CO2 添加对碳烟颗粒生成起到了一定抑制作用．

针对柴油机掺烧 H2-O2 气体(布朗气)前后颗粒排放的变化情况，采用颗粒分级采样装置，对 186F 柴油机标定工况下的排气颗粒进行采集．采用扫描电镜(SEM)对等效面积径以及颗粒形貌进行了分析．采用透射电镜(TEM)对颗粒的层面间距、颗粒微晶尺寸等微观结构进行分析，探讨了掺烧 H2-O2 气体前后颗粒微观结构的变化规律和 H2-O2 气体对颗粒的作用机理．结果表明：颗粒物的表面形貌主要呈团状、链状、枝状等状态分布；与原机相比，掺烧H2-O2 气体后，颗粒多呈链状、枝状分布，颗粒表面的可溶性有机物减少，单位面积内的颗粒数量减少．掺烧 H2-O2气体后，颗粒的平均等效面积径有明显降低，降低约 71.9%，颗粒粒径向小粒径方向移动；基本碳粒子层面间距有所增加，说明微晶碳层的面积增大，有利于颗粒氧化过程的进行；颗粒的微晶尺寸有所减小，弯曲度增大，表面微晶结构的有序性减弱．掺烧 H2-O2 前后颗粒分形维数分别为 1.58 和 1.37，表明掺烧 H2-O2 气体后，使颗粒的结构紧密程度有所降低．

分析 SCR 催化器的老化形式，从催化剂颗粒直径和反应速率变化的角度对催化剂热失活特性进行研究．基于反应动力学模型，考虑 SCR 催化剂相对活性的降低，建立了 SCR 催化器热失活动力学模型．采用 Fluent 耦合CHEMKIN 的技术路线，结合 SCR 催化器快速老化试验循环进行 100h 的热失活模拟，建立 SCR 催化器二维流动模型，模拟载体入口处的温度变化，并以载体不同径向处的温度为单孔道的初始条件计算催化剂的平均粒径和相对活性变化．热失活前后催化剂的性能指标变化情况表明：NO 转化效率随老化时间降低，起燃特性随老化过程明显恶化．

NOx 转化效率、尿素蒸发热解及沉积等问题是尿素 SCR 系统研究的关键问题．运用 AVL FIRE 软件对某柴油机 SCR 催化器系统进行了三维数值模拟，研究分析了不同因素对 SCR 系统的影响．结果表明，排气温度、尿素喷射压力和尿素喷射温度对 SCR 系统催化剂入口的还原剂均匀性、催化剂内部化学反应速率均有不同程度的影响．同时深入研究了催化器内部组分浓度的分布规律，分析了参数变化与组分浓度分布、NOx 转化效率之间的关系，为SCR 系统参数优化提供参考依据．

基于 NOx 传感器对 NH3 的交叉感应特性，利用可独立控制尿素喷射量的 SCR 控制系统，在 SCR 催化转换器下游布置双 NOx 传感器，开展柴油机台架试验，分析了 NH3/NOx 对 NOx 转化率和 NH3 泄漏的影响，研究了温度和空速对催化转换器 NH3 泄漏与存储量的影响，以及 NOx 实时转化率随 NH3 存储量的变化规律．结果表明：NOx 转化率随 NH3/NOx 的升高而升高，当 NH3/NOx 增加到 1.4 时开始出现 NH3 泄漏；温度或空速升高使催化转换器 NH3 泄漏时刻提前，NH3 饱和存储量降低；NOx 实时转化率随催化转换器 NH3 累计存储量的增加而升高，并逐渐趋于稳定．

以一台水冷式增压柴油机为研究样机，采用内窥镜式高速摄影技术和温度场测量技术，搭建了用于内燃机缸盖鼻梁区冷却水腔内汽液两相流动与传热研究的可视化试验系统．通过试验发现，在标定工况下，缸盖鼻梁区冷却水腔内存在着大量气泡，并观察到了这些气泡的形成、附着、扩散以及湮灭现象．研究结果表明：随着冷却流量的下降，气泡数量大幅下降，而气泡尺寸有所增大；同时，在热流密度较高的区域，由于存在着一定程度的沸腾换热，测点温度并没有随冷却流量的大幅下降而有显著的提高，而在热流密度不高的区域内，测点温度却有所提高．

为有效分析发动机前端附件带传动系统的力矩损失及其影响因素，提出了一种计算多轮带传动系统力矩损失的“带-轮单元方法”．首先简要阐述了该方法的原理，即将一个多轮带传动系统划分为若干个带-轮单元，然后通过两轮带传动系统的试验或仿真计算而拟合带-轮单元传动阻力表达式，最后通过带-轮单元传动阻力的累加得到原多轮系统的力矩损失．方法的关键在于带-轮单元传动阻力表达式的构建及带-轮单元传动阻力的累加．以某发动机前端附件皮带传动系统为对象，应用上述方法计算得到了空载工况下系统的力矩损失，并与台架试验结果相对比，验证了所提出方法的正确性和可靠性．

在一台单缸柴油机上采用低辛烷值高挥发性汽/柴油混合燃料，在不同转速和负荷条件下对比了部分预混压燃(PPCI)和多段预混压燃(MPCI)等多种压燃模式的燃烧和排放特性，并在宽运行范围与原机柴油试验结果进行对比，以确定宽运行范围的最优燃烧控制策略．结果表明：试验用低辛烷值燃料能够在宽运行范围实现压燃模式的稳定运行；为使燃烧排放结果最优，低负荷区间应采用单次喷射PPCI 模式，中、低转速(中、高负荷)采用MPCI 模式，高转速(中、高负荷)采用多次喷射PPCI 模式；宽运行范围内低辛烷值燃料可以实现NOx 排放低于0.4g/(kW·h)、碳烟排放低于0.5FSN 及最高压力升高率低于1MPa/(°)CA；与原机柴油燃烧结果相比，低辛烷值燃料可以同时降低NOx 和碳烟排放以及燃油消耗率，但CO 和HC 排放增加，循环波动系数也略有增加．

为解决内燃机预混合压缩着火相位的控制难题，提出了高压空气射流控制压缩着火相位，实现全工况范围的预混合燃烧方案．为研究高压空气射流控制缸内预混合气压缩着火工作过程，利用三维 CFD 程序耦合简化正庚烷化学反应机理，模拟分析了不同喷气压力条件下，缸内着火及燃烧过程．结果表明：不同压力的高压空气喷入缸内，均能将预混合气着火相位控制在上止点附近，喷气压力较低时，可实现高效快速燃烧；低温反应强烈，高温反应呈现出先高后低的特征；随喷气压力的提高，缸内最大压力降低且滞后，燃烧持续期变长，平均温度降低， NOx 排放降低， CO 排放增加．