在对置式自由活塞直线发电机（FPEG）启动期间，直线电机以电动模式运行。外部电源的供电能力以及电机力、初始回弹压力和扫气压力的匹配对对置式FPEG的启动至关重要。Box-Behnken设计（BBD）是一种标准响应面法（RSM）设计技术，将该方法应用于实验设计（DoE），并研究了对置式FPEG启动过程中可控参数的影响，如电机力、扫气压力、初始回弹压力。通过方差分析表评估了开发的RSM模型的合理性。最后，在实验测试的基础上，分析了启动过程中的电能需求。结果表明，在足够的电力供应条件下，电机力和回弹油缸的初始压力对对置式FPEG的启动特性有显著影响，但扫气压力对活塞运动影响较小。扫气压力的匹配可以集中于提高气缸内工作介质的有效燃烧，从而减少对置活塞FPEG启动过程中的调试变量。此外，本文还阐明了对置式FPEG在启动过程中的电力需求，并为匹配储能系统提供设计依据。

针对铝合金铸造的车辆发动机气缸盖，进行了铸造缺陷的超声检测研究。在研究中，提出了水浸式纵波垂直入射的检测方法，确定了C扫描和A扫描相结合的检测方案。利用研制的机械手检测系统对气缸盖切割试样进行了超声扫查检测实验，通过CT成像验证，得出采用该方案能够发现直径不小于0.6mm的发动机气缸盖铸造缺陷。

发动机活塞上止点是发动机的一个重要参考点，由于生产装配过程中不可避免的会存在制造偏差，因此研究如何测量并在应用时纠正该偏差就变得十分有必要。文章结合发动机结构，从理论上详细说明了识别理论活塞上止点与实际活塞上止点之间偏差的逻辑检测方法，并利用该方法，结合一些电气设备、在线检测技术，设计制造了一套活塞上止点偏差检测装置，对于提升发动机控制精度具有重要意义。

高压共轨燃油喷射系统是现代化柴油机的一个标志性特点，由于其自身的工作机制，高压共轨燃油喷射系统循环喷油量呈现出波动特性，其中共轨喷油器的影响尤为显著，直接影响柴油机性能，因此开展多次喷射模式下喷油量波动特性研究对于共轨系统的具有积极意义。首先在AMESim仿真平台上搭建共轨喷油器仿真模型，在轨压100MPa下验证了模型正确性；随后利用元效应全局敏感性分析法进行喷油量波动敏感性因素研究，得出影响喷油量波动的高敏感参数为进油节流孔直径、针阀最大升程及针阀直径，较敏感参数为电磁阀弹簧预紧力、出油节流孔直径及针阀弹簧预紧力，不敏感参数为电磁阀球阀升程，在敏感性分析结果上进行喷油量响应面预测模型构建，得到高敏感参数交互影响图，通过高敏感单参数及参数交互分析得到影响喷油量波动的基本机理及高敏感参数影响程度大小关系。

本文开展了船用共轨喷油器喷嘴内燃油流动热效应的仿真研究。研究结果表明，在可压缩流动过程中，燃油具有显著的非等温性；由于喷孔入口处压力的骤降，引起喷孔入口核心区域内可压缩燃油膨胀降温，产生过冷区；在过冷区域后端，喷孔核心区域燃油的膨胀降温特性较弱，同时，喷孔核心区域的燃油与近壁面处燃油的各流层间存在速度梯度，燃油内部产生粘滞摩擦生热，喷孔内燃油生热效应的影响大于膨胀降温效应的影响，燃油温度升高；此外，在流动过程中，由于流体内摩擦力的作用，燃油动能的一部分不断耗散转化为热量，燃油速度降低越大，燃油温升越高；近壁面处的燃油温升比喷孔核心区域的燃油温升大，并且，近壁面处的高温燃油形成的区域和空化发生的区域一致，由于空化进一步加剧了燃油各流层之间的速度梯度，增强了燃油的局部内摩擦和动能损失，从而提高了燃油的温升，空化发展程度越大，燃油的温升越高。

采用复压复烧技术制备了无铅FeS/Cu-Bi自润滑复合材料，着重研究了球磨时间对混合粉末结构演变以及材料摩擦磨损特性的影响。结果表明，随球磨时间增加，合金粉末先由球形转变为碎屑片状然后又转变为较大尺寸片状。随球磨时间增加FeS/Cu-Bi材料的滑动摩擦系数和磨损率均呈现出先减小后增大趋势，分别在球磨时间为5h和10h时材料的减摩和耐磨性能达到最好。这是由于适宜的球磨时间能使混合粉末中的润滑组元均匀分散，有利于润滑膜的形成，从而降低摩擦系数和磨损率，但过长的球磨时间会使粉末的加工硬化程度增加，增加压坯内应力影响材料成型，降低材料的减摩耐磨特性。

对置活塞二冲程柴油机具有高热效率与高功率密度的优点，适合作为辅助动力装置的动力源。为解决整机多系统优化设计效率低下的问题，提出由总体设计指引多系统优化设计的改进设计流程，缩小了优化计算的搜索空间，可将首次搜索到优选设计方案的计算次数减少25.4%，将优选设计方案的占比提升4.7%。优化计算结果表明，增大有效压缩比与有效膨胀比、提升定容燃烧比例以及降低气口角面值等提升指示热效率的设计方案是以损失充量系数和降低增压比为代价的，决定了提升指示热效率与有效功率的目标是互斥的。基于预定设计目标，最高功率设计方案可实现36.05kW的有效功率，最高效率设计方案可实现51.05%的指示热效率，以两种方案为端点构成优选设计方案线，线上的各方案可满足不同性能需求。

铸造合格率低是制约我国涡轮叶片制造的关键环节，熔模铸造过程中，由于复杂铸件的收缩不均匀而导致铸件尺寸超差报废，本文采用工业CT和三坐标测量铸件和蜡模的尺寸，利用工业CT测量型壳的内腔尺寸。分析了熔模铸造过程每一阶段的尺寸变化，并根据铸件和模具的尺寸建立了基于BP神经网络的结构参数与径向收缩率的预测模型。结果表明，此模型可以很好的预测筒形铸件收缩率，测试样本的预测和实际值收缩率平均偏差为0.0004%。

在工业生产条件下，采用微弧氧化技术，对活塞顶部进行表面强化，分析微弧氧化对活塞顶部耐热性能的影响，结果表明：微弧氧化层有着良好的隔热效果，有效隔热温度在20℃～30℃；未微弧氧化活塞极限耐热温度为490～500℃，微弧氧化后活塞极限耐热温度为520℃～530℃，耐热能力提高30℃左右。

内燃机运行过程中尾气温度表现动态特性，不稳定的工作温度将造成温差发电装置的疲劳损坏，采用相变材料可以有效解决温差发电系统的热端温度波动和分布不均匀问题。本文开展了添加相变材料的温差发电装置的三维仿真计算，结果表明：随着排气温度增加，温差发电装置的两端温差和净输出功率逐渐增加，安装在不同位置的各温差发电模块温差的相对平均偏差随排气温度的升高而增加；填充相变材料可以有效提高温差发电装置的热端平均温度、输出电压和输出功率；添加相变材料的温差发电装置上不同位置的各温差发电模块热端温度的波动幅度和相对平均偏差得到了有效降低，有效缓解了各温差发电装置之间的温度不均匀性。