在合适的计算方法下，可以通过放热率计算出末端混合气自燃正时。本研究基于小型涡轮增压汽油发动机的多组不同爆震强度的工况数据，提出了一种基于放热率的末端混合气自燃正时计算方法。首先对放热率进行二阶求导。之后基于放热率确定了搜索范围，在该范围内搜索满足特定条件的放热率二阶导数的波，基于该波最终确定末端混合气的自燃正时。在此计算方法下，自燃概率和爆震概率呈现出了良好的拟合。在爆震强度较高的情况下，自燃正时与爆震强度也呈现出良好的拟合。

氨作为一种氢载体和无碳燃料，用于解决交通运输产生的温室气体排放问题，已受到越来越多的关注。为了研究氨气替代率对F-T（Fischer-Tropsch）柴油/氨气双燃料发动机性能的影响，对一台4缸高压共轨柴油机进行改造，增加一套进气歧管氨气喷射及其控制系统。在1600 r/min和60%负荷下对其燃烧和排放特性进行试验研究，主要关注其燃烧和排放数据。试验结果表明：随着氨气替代率的增大，F-T柴油/氨气双燃料发动机的缸内压力和放热率峰值都有所降低，缸内温度降低，滞燃期缩短而燃烧持续期延长；CO2、NO、NOx和Soot排放大幅下降，但CO、甲醇、氨气、NO2和N2O排放有所升高。试验证明F-T柴油/氨气双燃料发动机可以有效的降低柴油机的NOx和Soot排放，同时也可以降低温室气体CO2的排放，但是N2O排放的出现，会抵消对温室效应的作用。

通过在一台满足国Ⅵ排放法规的 6缸四冲程、增压中冷重型柴油机上进行试验。本次试验中以京博石化柴油为基础，根据当前国6柴油，京6b和世界燃油规范三个标准或建议数值，进行不同烃族组成（链烷烃、环烷烃和芳烃）柴油的设计配伍，在保持发动机条件一致的情况下，研究其对柴油机使用性能的影响。试验中配制燃油均满足京6b标准。结果表明，六种京博油品相比于市售的-20#和0#柴油在缸内燃烧过程中差异不大，B1#和B5#做功的有效性大。B1#、B3#和B6#油品稳定性最好。外特性工况下，第一部分，-20#油品的质量油耗率最低，B2#油品的体积燃油消耗率最低，相比于-20#油品最大降幅为1.3%；第二部分，B5#油品的质量燃油消耗率最低，最大降幅为1.7%，体积燃油消耗率方面是0#油品最低。WHSC测试循环下，B5#和B6#有效燃油消耗率较低，相比于0#柴油降幅分别为0.49%和0.19%，排放方面，B4#和B6#的加权NOx排放较低，最大降幅为9.62%，B5#油品的碳烟排放数值较小，相比于0#油品降幅为22.73%；恒定转速测试循环下， B5#和B6#有效燃油消耗率较低，最大降幅为1.39%，B5#和B6#的加权NOx排放较低，最大降幅为8.09%，B1#和B4#油品的加权碳烟排放较低，降幅分别为34.64%和36.36%。

温差发电技术在汽车尾气余热回收中有着很大的潜力，但汽车运行时产生的振动以及高冲击载荷，对热电转换系统各部件的结构可靠性带来了一些挑战，热电转换系统的抗振动冲击特性对其性能、可靠性和耐久性具有重要影响。基于此探寻热电转换系统抗冲击特性的试验方法，首先采用有限元分析探究40g的加速度冲击载荷对热电转换系统的影响，后续开展实际工况下的随机振动和冲击试验，验证有限元分析结果的准确性，同时验证该热电转换系统能够满足结构强度要求，能实现抗振动和冲击的环境要求。

为了研究小流量、长时间的铝粉燃烧器的燃烧特性，设计了一种旋流式小流量铝粉燃烧器，通过数值仿真研究了燃烧器结构对于铝粉燃烧状态的影响，并确立了燃烧器最优结构，搭建了铝粉燃烧器试验系统，开展了铝粉燃烧器在大气环境下的点火燃烧试验以及持续时间超过500s燃烧热测试试验研究。结果表明： 随着铝粉入射角减小，燃烧器内的最高温度逐渐下降，高温区域逐渐扩大；铝粉与水蒸气旋流方向相同时燃烧效果优于旋流方向相反的情况；一次水燃比越接近1时，燃烧器整体温度更高且分布更均匀；改变氧气入口切圆直径对铝粉的燃烧状态影响很小；试验中铝粉燃烧器10s可成功点火，100s可达到稳定状态，试验测得的燃烧热与数值仿真结果相差为9.7%。

发动机的动力学特性对于其自身性能具有重要影响。本文基于集总参数法建立了四缸U型传动斯特林发动机的动力学计算模型，包括活塞-十字头-连杆动力学模型、曲轴转动动力学模型、十字头敲击动力学模型和齿轮传动动力学模型。利用U型传动关系建立各动力学模型之间的作用力传递和扭矩传递，各动力学模型在时域内同步求解，利用有限差分方法求解动力学方程组。利用该动力学模型计算了活塞、连杆、十字头、曲柄、曲轴轴承、齿轮等零件所受的动态力和动态力矩。计算结果表明，各曲轴轴承垂向载荷的幅值要远大于横向载荷；与侧推力相比，十字头敲击力的变化更剧烈，并且是以侧推力为平衡位置上下波动；右曲轴齿轮和左曲轴齿轮的瞬时转速均以某一个转速为平衡位置上下波动，波动的幅度约为±2r/min，波动规律与齿轮啮合力直接相关。

碟片式旋转床有结构简单、压降小、气液相流动阻力小等特点，应用于柴油机闭式循环吸收废气中的CO2。在旋转床中，液体流动状态对气液两相的传质性能有显著的影响，为了研究碟片式旋转床内气液间的传质性能，基于碟片式旋转床的工作原理建立碟片的三维模型，利用FLUENT软件对碟片参与的液相流动过程进行数值模拟,处理数据时选择附着在金属丝网表面的域，以比表面积和持液量分析传质性能的强弱，在经过网格无关性验证后，采用314万网格数的模型对液相进行计算。仿真的结果表明，喷孔直径和液体流速对比表面积和持液量的影响较大，比表面积总体上持续增大；转速较低时，液膜分布比较广泛，液滴数量少，该条件下传质效率较低，增大转速后传质效率呈现出先增大后减小的趋势。

以15kW发电量的SOFC燃料电池发电系统为研究对象，开展了天然气煤油重整器结构设计，提出了煤油重整试验流程及测试系统。煤油重整器采用预转化重整一段和甲烷重整二段形式，通过改变重整一段、二段的流量、温度及空速等参数，试验研究了不同工况下重整器的性能。试验结果表明：降低煤油重整进料空速及提高重整温度，有利于增加重整干气中氢组分，预转化重整一段及甲烷重整二段重整温度优选反应条件为520℃和620℃，热备机煤油空速优选为1.7。试验测试重整干气中H2：42.08%，C1燃料气：39.92%，C2:4.96ppm，S：＜0.1ppm，完全满足SOFC电堆使用要求，验证了设计的重整器结构优异性及测试系统可靠性，为后续优化反应器结构和催化剂性能，以及提高系统能效提供良好的试验基础。

热气机具有多种燃料的适应性，运行噪声低，排放好，整机零部件数量少等特点，在低碳/零碳发动机领域有着很好的应用前景。中国船舶集团公司第七一一研究所完成了燃烧天燃气发电的50kW级燃气热气机发电系统的研制，在此基础上开展了燃氢发电系统的试验研究。本文介绍了该机型的研制和试验过程，验证了热气机进行燃氢发电的可行性。

对于斯特林发动机而言，各个循环单元间的相位差对整机输出扭矩波动、整机平衡性、整机振动特性有重要影响。本文以双作用八缸U型和V型斯特林机为研究对象，通过理论计算和试验研究得出，对于八缸U型斯特林机，两个循环单元间相位差为0°时，单轴扭矩波动最小，整机自平衡性最好，整机振动最小；对于八缸V型斯特林机，两个循环单元间相位差为45°时，输出扭矩波动最小，整机不平衡量可通过双轴动平衡机构予以平衡。本文研究规律对十二缸、十六缸…斯特林机个单元间相位角设计有重要指导意义。