甲醇/柴油双直喷型射流控制压缩着火模式已经被证明具有较好的经济性和排放性。双直喷系统的灵活性更高、参数影响更复杂，本文采用三维数值模拟结合优化算法与敏感性分析，在75%负荷条件下开展了多参数对186FA发动机性能的影响研究。优化结果表明，初始温度在421.8 ~ 431.1 K之间，甲醇替代率在78.9% ~ 80.8%，柴油射流正时位于-26.64 ~ -22.77 °CA ATDC之间，可以同时实现较高的经济性和排放性。三个典型算例的对比分析结果表明，甲醇预喷射正时和柴油射流正时均较晚的算例2性能最佳，且呈现典型的两阶段高温快速放热特征。敏感性分析结果表明，甲醇替代率、初始温度和柴油射流正时对甲醇/柴油双直喷型JCCI发动机经济性影响最显著，初始压力对发动机性能影响较弱，soot排放整体呈现较低水平。

为了解决多次喷射模式下喷油量的精确控制问题，进行了基于粒子群优化算法(particle swarm optimization, PSO)-径向基函数(radial basis function, RBF)的喷油量预测，实现了有效的喷油补偿。首先，基于AMESim仿真软件建立了共轨喷油器仿真模型并进行校核，确定了轨压、预喷脉宽、主预喷时间间隔等三个影响喷油量波动的关键因素；然后，建立基于PSO-RBF算法的喷油量预测模型并验证了模型的准确性；最后，基于喷油量的预测结果对喷油量波动值进行补偿。结果表明，基于喷油量的预测及补偿可以提高喷射精度，验证了所提策略的有效性。

汽油压缩燃烧模式是提高热效率和降低排放的关键技术。然而，点火困难是核心问题。本研究旨在探究汽油与高活性加氢化催化生物柴油混合燃料的点火、燃烧过程和低温氧化特性差异。在可变压缩比试验台上进行试验，通过分析CO排放量、CCR等点火极限特征来研究不同掺混比的混合燃料以及不同压缩比下的低温氧化特性。结果表明，加氢催化生物柴油的掺混比例的增加可显著增强混合燃料的低温氧化特性。同时，增加压缩比也有促进作用。在低温氧化阶段，掺混比为50%时，CO排放量比纯汽油增加了7倍，且此时混合燃料达到了与柴油相似的低温氧化特性。

本研究的目标是探索在低负荷条件下RCCI（Reactivity Controlled Compression Ignition）燃烧模式所面临的挑战，即由于燃烧室中的稀薄燃料混合物导致的不充分燃烧甚至失火问题。为了解决这个问题，采用光学诊断和后处理技术，研究了在这低负荷下低反应性燃料和直接喷射时刻对双燃料发动机燃烧和火焰特性的影响。测试了三种不同的低反应性燃料和五种不同的直喷时刻，同时使用加氢化催化生物柴油（HCB）作为高反应性燃料。研究结果显示，乙醇含量的增加导致较长的点火延迟，并且点火核心向燃料流的下游位移。因此，发生了更加均匀的燃烧过程和较慢的火焰传播，最终导致了较低的缸压和放热率。其中预混合E10可以获得更高的指示平均有效压力（IMEP）为0.20 MPa，超过E0约0.02 MPa和E100约0.05 MPa。研究还强调，推迟HCB的DI时刻可以减少点火延迟时间，并产生更高的可燃混合物浓度梯度，从而实现更高的表观放热速率和较短的燃烧持续时间。此外，自然燃烧的亮度图像表明，推迟DI时刻显著影响着火核心生成和传播的特性。形成的着火核心逐渐从靠近壁面的区域向上游区域移动，蓝色火焰区域和前沿传播速度显著增加。在低负荷条件下，推迟DI时刻可以实现更有利的火焰传播和更高的IMEP，同时有效减小喷雾壁面撞击和池燃烧现象的影响。

针对螺旋管内混合工质冷凝过程，在Lee模型的基础上，引入温度滑移因子，提出了一种用于天然气冷凝流动传热的变温相变模型。分别用该模型和Lee模型对不同压力工况下的天然气进行螺旋管内冷凝流动传热模拟，分析这两种模型对天然气温度分布、气液相分布以及换热系数的影响。结果表明，变温相变模型计算得到的温度沿流动方向下降很明显，反映了天然气温度滑移的影响；变温相变模型可以更好地反映出实际天然气冷凝过程中的物性变化，气液相分布图中能明显观测到二次流扰动现象。用变温相变模型加入Silver方法修正后得到的换热模拟结果与试验结果进行对比，平均换热系数的误差在10.7%~14%之间，预测精度优于Lee模型（25%）。变温相变模型适用于螺旋管内天然气混合工质的冷凝流动传热计算。

在适当的策略下，甲醇缸内直喷可以有效抑制爆震。该研究通过改造的低流量直喷喷油器将甲醇作为抗爆剂喷射到高负荷进气道喷射汽油发动机的气缸内，研究了在不同的甲醇喷射时刻下甲醇掺混比对爆震抑制效果的影响。爆震强度（KI）、爆震概率被作为量化爆震的主要尺度。结果表明，当甲醇掺混比极低时，甲醇反而会增加爆震强度。随着甲醇掺混比的上升，爆震逐渐被有效抑制。存在一个特定的甲醇掺混比，超过这个比例，更高的甲醇掺混比不会显著增加爆震的抑制效果。当甲醇在压缩冲程的后期喷射时，低甲醇掺混比并没有严重增加爆震强度，但高甲醇掺混比也不能完全消除爆震。当甲醇在下止点附近喷射时，可以达到最大的爆震抑制效果。过早和过晚的喷射时刻均会影响到爆震的抑制。

柴油机后处理系统高度依赖于排气温度，为满足国六排放法规的限制，需要针对DOC，DPF，SCR进行排气热管理。在一台国六柴油机上进行了不同模式下的瞬态试验研究，研究三种喷射策略对后处理性能的影响，该策略分为正常模式（预喷+主喷），加热模式（预喷+主喷+近后喷），再生模式（预喷+主喷+近后喷+远后喷）。研究结果表明：在整个WHTC循环中，相较于正常模式，近后喷的加入使得排气温度提升了7%，近后喷与远后喷同时加入使得排气温度提升了24%，可满足SCR低负荷工况的排气温度要求。在低负荷工况下，加热模式下SCR入口排气温度相较于正常模式提升了48 ℃，再生模式下SCR入口排气温度相较于正常模式提升了299 ℃，SCR的最高转化效率均达到99%；再生模式下远后喷开启主要针对DPF再生，在再生模式下，DPF前端温度可达到612℃。近后喷与远后喷的加入在提升排气温度的同时，也使得油耗有所增加，近后喷与远后喷的同时加入使得整个WHTC测试循环的小时油耗增加了36%。

基于一台配备了完整国Ⅵ后处理系统的高压共轨直列四缸柴油机，开展了柴油机负荷特性研究，在此基础上研究了柴油机性能对柴油机轨压和喷油正时两个喷油参数单因子变化的敏感程度。通过分析对比柴油机性能对喷油参数变化的敏感度，得到最佳性能的喷油参数。结果表明：以适当较小的轨压配合较为提前的喷油正时可以达到较为理想的柴油机油耗以及排放；轨压和喷油正时对HC排放的影响较小；轨压对柴油机油耗、排温、NOx排放、CO排放的影响较大，且在中等偏大负荷时更为敏感，随着轨压的增加，柴油机油耗、排温分别下降了16.1 g/(kW·h)、63℃，NOx排放上升了663×10-6，CO排放下降了785×10-6；喷油正时对烟度以及DOC前端温度(T4)、DPF前端温度(T5)、SCR前端温度(T6)三个温度的影响较大，且在小负荷时更为敏感。随着喷油正时的提前，烟度下降了0.43%，T4、T5、T6峰值出现在轨压为76 MPa,喷油正时为7.5 °CA（BTDC）时，温度分别为315.3、338.4、329.3℃。

在一台四缸涡轮增压汽油机的基础上，增加预燃室和进气道喷水系统，在最佳油耗工况附近（2500 rpm，BMEP=0.8~1.2 MPa）开展了试验，研究和分析了汽油机稀薄燃烧特性，以及射流点火和进气道喷水技术对稀薄燃烧性能的影响。结果表明，稀薄燃烧可以将有效热效率从当量燃烧的39.5%提高到42.5%左右，但是当过量空气系数超过1.4以后，燃烧稳定性和碳氢排放变差。采用射流点火技术可以将稳定燃烧的过量空气系数拓展到1.7以上，热效率增加至43%以上，燃烧持续期最大缩短37.6%，循环波动不超过1.3%。在此基础上增加进气道喷水，对于平均有效压力在1.1MPa以上的负荷，抑制爆震效果明显，喷水脉宽达到4ms时，爆震限制的CA50可以提前到8°CA ATDC左右，同时最大热效率超过44%，循环波动不超过3%，但是对于平均有效压力低于1.1 MPa的负荷，爆震现象不严重，喷水反而会降低燃烧速率和热效率，同时燃烧稳定性和未燃碳氢排放也随之恶化。

基于一台配备了完整国Ⅵ后处理系统的高压共轨直列四缸柴油机，开展了柴油机负荷特性研究，在此基础上研究了柴油机性能对柴油机轨压和喷油正时两个喷油参数单因子变化的敏感程度。通过分析对比柴油机性能对喷油参数变化的敏感度，得到最佳性能的喷油参数。结果表明：以适当较小的轨压配合较为提前的喷油正时可以达到较为理想的柴油机油耗以及排放；轨压和喷油正时对HC排放的影响较小；轨压对柴油机油耗、排温、NOx排放、CO排放的影响较大，且在中等偏大负荷时更为敏感，随着轨压的增加，柴油机油耗、排温分别下降了16.1 g/(kW·h)、63℃，NOx排放上升了663×10-6，CO排放下降了785×10-6；喷油正时对烟度以及DOC前端温度(T4)、DPF前端温度(T5)、SCR前端温度(T6)三个温度的影响较大，且在小负荷时更为敏感。随着喷油正时的提前，烟度下降了0.43%，T4、T5、T6峰值出现在轨压为76 MPa,喷油正时为7.5 °CA(BTDC)时，温度分别为315.3、338.4、329.3℃。