为研究连杆大端轴承的磨损特性和连杆的疲劳寿命，耦合了活塞-连杆-曲轴的刚柔多体动力学模型和连杆大端轴承的混合润滑模型，实现了润滑、动力学和变形的全耦合建模，采用有限元法求解。采用Archard模型研究转速和载荷对连杆大端轴瓦的磨损的影响，采用Basquin模型研究转速和载荷对连杆疲劳寿命的影响。结果表明，标定工况下连杆大端轴承发生混合润滑，轴瓦单循环磨损量为8.95×10^-6um，磨损量随转速的增加逐渐降低，随载荷的增加逐渐增加；标定工况下，爆压时刻连杆的最大应力位于连杆大端和杆身过渡圆角处，最大应力值为216MPa，疲劳寿命为4.45×10^13次，疲劳寿命随转速和负荷的增加而降低。

针对重型天然气发动机的燃烧系统设计开展研究，应用燃烧仿真手段分析了不同发动机转速下，挤流角度对天然气发动机缸内燃烧及流动特性的影响。结果表明：低转速时，低挤流强度有助于在燃烧室内形成更高湍动能，使得火核形成更早，火焰传播速度更快，燃烧持续期也更短；高转速时，挤流强度的影响趋于多面性，高挤流强度有助于提高燃烧室内整体湍动能，但受湍动能分布的影响，着火形成晚于低挤流强度方案，同时由于核心燃烧段湍动能偏低，导致整体火焰传播速度不快，燃烧持续期更长；燃烧设计中，挤流强度的选择需与缸内整体流动强度相匹配，选择合适的挤流强度，这样才能实现更优的燃烧优化效果。

随着发动机技术得到快速发展，其排放法规和经济性也不断得到提升，开发周期不断压缩，探索等效试验成为解决试验资源缺乏、试验能力不足和试验周期过长的重要手段。本文研究了气缸盖热负荷的等效理论，分析了气缸盖等效热负荷的方法，并将该方法用于发动机热冲击试验中台架冷却液流量不足情况下的气缸盖等效热负荷，使气缸盖的热负荷达到与冷却液流量合格情况下的正常热负荷“等效”，为发动机台架的其他等效试验探索奠定了基础。

新型船用低速机控制系统使用EtherCAT进行组网，并在各缸控制器使用分布时钟进行同步的基础上，本文作者对各缸的发动机实时相位进行补偿。第一从站采集转速等相关信号，主站转发该信号，所有从站收到信号后根据本地时钟进行补偿。经过测试，该补偿计算方法能很好的满足船舶关键信号基于相位的控制要求。

着航空活动的增长,航空发动机的颗粒物排放引起了环境和健康的关注。作为通用航空和无人机的重要动力系统,小型飞机发动机排放也亟需关注和采取积极行动。然而,国际民用航空组织(ICAO)最近推荐的非挥发性颗粒物(nvPM)排放标准测量主要集中在大型民用涡扇发动机上,很少研究小型飞机发动机的颗粒数排放。本研究采用标准系统测量了小型涡喷和活塞发动机的nvPM排放。检测了不同负荷工况下的nvPM数目和质量、大小分布以及形态。结果表明,对颗粒扩散损失和弯头损失的验证支持了nvPM测量方法和UTRC模型对小型涡喷和活塞发动机的适用性。涡喷发动机的nvPM EIn和EIm分别在2.0-3.3×1016 #/(kg 燃料)和 8-40 mg/(kg 燃料)范围内,大小分布的GMD在80-130 nm,GSD在1.37-1.44之间。涡喷nvPM的大小更大,形态更复杂,与典型航空煤烟颗粒不同,这可能是由于燃烧效率降低和燃料不完全燃烧导致半挥发物增加以及较低的燃烧温度抑制了碳化。活塞发动机的EIn和EIm分别在1.2-1.5×1016 #/(kg 燃料)和30-120 mg/(kg 燃料)范围内,在低转速下波动较大。GMD在100-160 nm之间,随转速增加而增大,而GSD在1.36-1.46之间略有下降。尽管颗粒数少于涡喷发动机,但活塞发动机的燃烧压强增大促进了碳化,导致nvPM质量略高。这些实验结果表明,推荐的标准测量方法能够代表小型涡喷和活塞发动机的nvPM排放,为未来法规制定提供支持。

随着对飞机发动机排放日益严格的限制,非挥发性颗粒物(nvPM)排放量的测量变得至关重要。然而,在标准的nvPM测量系统中对取样和输送过程中的颗粒损失的定量对中小型飞机发动机提出了挑战和不确定性,特别是中小型飞机发动机排放的颗粒大小与大于26.7千牛推力的民用航空发动机不同。本研究开发了一个纳米颗粒发生系统来代表各种尺寸类型的发动机颗粒排放,以评估不同尺寸颗粒的热弥散和输送损失。该系统可以稳定生成浓度和大小分布范围广泛的nvPM。实验验证了不同加热温度和气流速率下,由联合技术研究中心(UTRC)模型计算的nvPM贯穿效率的准确性。额外的温度校准实验进行了空气和炉温之间的偏差校正。结果表明,温差增大时,贯穿效率降低。在温度校正后,实验数据与理论模型吻合良好,在典型的发动机排气条件下最大偏差为2%,这表明热迁移损失模型对于各种发动机都是可预测的。此外,还研究了输送线中nvPM的扩散和弯头损失。与UTRC模型的比较表明,在气流较低雷诺数层流条件下存在nvPM的惯性沉降。随着雷诺数的增加,实验结果逐渐接近模型计算值。根据颗粒大小和流量,二次流引起的额外弯头损失在1%到10%之间,这为更准确评估中小型飞机发动机的颗粒损失奠定了基础。该研究为通用的nvPM测量方法和取样系统提供了基础。

虽然塑料油底壳在商用车发动机开发中应用越来越广泛，但冲压油底壳在重型柴油发动机工程车市场应用中依然占有较大比重，本文针对某款重型柴油发动机冲压油底壳开裂故障，除了采用传统手段对油底壳材料特性进行复测和生产过程控制检查外，创新性引入台架共振特性测量、应力应变及振动加速度测试，以及疲劳仿真分析等全新分析、测试手段，最终确认了油底壳开裂的真因：油底壳本体振动加速度过大，R角应力幅超出材料应力幅限值。通过采用减振弹簧螺栓，降低了油底壳R角附近的振动加速度和应力幅，解决了该冲压油底壳开裂问题。本次开裂改善，不仅为油底壳开裂的相关改善提供经验，还为油底壳全新开发过程中设计输入的提出及单品验证提供了全新思考角度。

选定东风龙擎某柴油机，针对不同黏度级别和配方体系的润滑油，在同一台发动机上进行WHTC和C-WTVC循环试验，计算得出循环总体燃油消耗率BSFC。分别对比C-WTVC和WHTC两种循环下，不同配方润滑油的节能效果差异，同时分析了同一种润滑油在不同循环试验下节能效果差异的原因。C-WTVC循环下，节能油较基准油有0.78~1.4%的经济性提升；WHTC循环下，节能油较基准油有1~1.84%的经济性提升。本文也结合了稳态工况下的燃油消耗率差异与反拖功数据对以上结论进行佐证。

车辆的高机动行驶性能对提升动力装置开发水平提出了更高的要求，但在动力研发过程中往往缺乏实车行驶的有效指导，导致动力开发始终无法精准地瞄向车辆动力性能的提高。随着仿真技术的不断发展，基于上述问题，开展虚拟运行环境与动力仿真模型的联合仿真研究。利用视景仿真引擎Unity3D和相关插件，构建具有真实地理信息的大范围地表模型，以及可用于行驶机动性测试仿真的地面几何模型；以车辆纵向动力学为基础，根据动力在车辆中传递的路径，结合各动力部件的特性参数，在Simulink平台中建立了可用于实时计算车速的动力总体仿真模型；依照车辆真实行驶的原理，设计了虚拟环境与动力模型的联合仿真逻辑为双向实时传输有关物理量，并用于各自软件平台的计算运行，提出了传输物理量的技术手段为使用软件接口进行数据通信。

缸压传感器是柴油机用于状态评估、故障诊断、燃烧闭环控制的核心传感器之一，但该传感器因为其严苛的使用环境，高指标的技术要求，导致市场上可选用的产品种类很少。目前使用的传感器均来自于进口，但国外传感器的高昂价格已成为阻碍其他技术发展的瓶颈，国内有关缸压传感器的开发尚处于起步阶段。本文设计开发了一款压电式缸压传感器，经验证该传感器量程可达25MPa，耐温350℃以上，非线性度误差低于1%，灵敏度温度系数小于0.05%/℃，并在某单缸机试验平台上与进口缸压传感器进行了100多小时的对比验证，验证结果表明该传感器各项性能与进口主流产品相当，能够满足船舶柴油机对缸压的监测需求。