通过仿真模拟对某航空活塞二冲程汽油机排气谐振系统特性进行了研究。用GT-Power软件建立了该汽油机为仿真模型，通过试验数据验证了模型的正确性，分析了二冲程汽油机排气压力波动的成因及其对发动机换气过程的影响，并对不同排气管形式以及不同转速下的排气压力波动进行了仿真。结果表明：合理的排气管结构可以使排气能量得到充分利用，对换气品质、工作过程有积极影响；排气管形式对排气谱振有较大影响，在无膨胀管或无渐缩管的情况下，发动机均不能形成理想的压力波动形式；发动机在不同转速下对排气系统有不同的匹配要求。

现代大型低速柴油机大多采用液压驱动配气机构，本文通过研究低速机和液压配气机构的原理和工作过程，建立具有液压驱动配气机构的低速机仿真模型，在7G80ME低速机稳态模型的基础上，研究了不同的排气正时对柴油机各性能参数的影响，如缸内工质质量、输出功率、最高爆发压力、扫气效率、充气系数等。结果表明，在选择和优化低速柴油机排气正时时，以爆发压力为限制条件，以动力性为目标时可选择输出功率较大的排气正时，以排放性为目标时可选择扫气效率较大时的排气正时，也可选择适当的排气正时，使得柴油机获得良好的综合性能。

本文基于GT-Power的一维流动仿真研究了二冲程发动机排气系统谱振谱振状态对发动机换气效果及性能的影响规律。结果表明，排气系统谱振状态取决于发动机转速和排气管长度；谐振状态对后平均背压和捕获率有显著影响，但规律并不单调；捕获率与后平均背压有线性回归关系，回归方程为y=0.37x+0.22合理的排气谱振通过提高后平均背压达到提高捕获率的效果。对本文研究的发动机，振动周期数m=3是最优值。

随着热负荷的不断提高，采用强制振荡冷却成为活塞设计的一个重要手段。本文采用动网格算法和VOF多相流模型，研究了某型带有双油腔入口波浪型内冷油腔活塞的振荡冷却特性，分析了在冷却机油在双油腔、连杆小头外表面的换热系数随转速和冷却机油流量的变化规律。研究表明：内冷油腔前、后侧油腔换热系数均随曲轴转速的增大而增大，连杆小头外表面换热系数均随曲轴转速增大先增大后减小；内冷油腔前侧油腔换热系数随机油流量的增大而增大，后侧油腔换热系数随机油流量的增大而减小，连杆小头外表面换热系数均随机油流量的增大先增大小。

本文利用定容燃烧弹结合米散射、阴影法、直拍法对低温工况下喷射压力效应对重型柴油机定量喷射撞壁喷雾、着火特性的影响进行可视化测量。结果表明：撞壁角度为00条件下，550K和750K时液/气相喷雾横向铺展长度、纵向浮起高度和面积随着喷射压力增加而增长，而850K下和存在撞壁角度时（300、600）变化趋势相反。喷射压力增加导致蒸发速度加快，气相喷雾占液/气相喷雾总和的比例增加。喷射压力增加缩短滞燃期，但是火焰总体强度参数和火焰面积明显降低，且30mg喷油量下的数值高于45mg喷油量，即低温工况高喷射压力和大喷油量下燃油无法完全燃烧。因此，重型柴油机低温着火过程中，适度的提高喷射压力有助于实现快速启动，但并不是越高越好。

车辆在大油门加速、急刹车、高速转弯、爬大坡等极端驾驶行为中，其发动机会遇到一定的挑战，尤其是发动机的润滑系统。通过倾斜试验测试发动机的润滑系统、曲轴箱通风系统等的相关参数，得出各方向的倾斜角度对这些参数的影响规律，为发动机的设计及验证提供参考。

本文针对内燃机车用柴油机未来发展的需求，总结了柴油机排放控制技术路线，分析了国内对铁路内燃机车增压器的需求，介绍了ABB铁路专用增压系统的设计特征和关键技术，并基于中速柴油机建立了发动机工作过程性能仿真模型，分别模拟了单级增压柴油机和两级增压柴油机在牵引特性下的性能。研究结果表明：采用高压比单级增压和两级增压系统后，可提高发动机热效率和降低燃油消耗率，减少NOx排放，并满足在2500m高原的情况下发动机不降载的要求，为主机厂和终端用户提供了技术路线。

高原环境下，柴油机性能参数受大气压力影响最为显著。以一台非道路废气涡轮增压柴油机作为研究对象利用台架试验与数值模拟相结合的手段，选取4个典型海拔环境压力工况，开展柴油机动力、经济性以及缸内燃烧等特性参数随海拔高度变化的影响研究。结果表明：外特性工况下，随转速增加动力、经济性变化梯度整体呈现出先变小后变大的“浴盆形”趋势，与0km环境工况相比，1 km.2 km.3km.4 km环境下外特性运行工况，非道路柴油机功率平均降幅0.9%、1.9%、2.6%、4.3%；经济性平均降幅0.8%、2%、3.5%、6%；最大扭矩运行工况下，缸内平均压力峰值与放热率峰值随海拔高度升高而降低，缸内平均温度与缸内气体流动能力随海拔高度升高而增加，缸内氮氧化物与碳烟排放量受缸内高温、燃烧持续期加长、氧含量降低等因素的影响随之增加。

为加强非道路移动机械污染防治，环境保护部发布了《非道路移动机械及其装用的柴油机污染物排放控制技术要求（征求意见稿）》，对排放污染物提出限值要求。为满足排放法规的要求，提高整车尾气的排放通过率，在排放达标的同时为优化动力匹配方案提供重要的数据参考，本研究将Sensors-DS+车载排放测试设备安装在非道路各类型车辆上，实现整车实际工作作业工况排放污染物实时采集。进行作业工况试验采集尾气数据后，通过编写和优化算法得到非道路排放计算工具，自动筛选有效事件，自动计算尾气总比排放，自动计算窗口通过率和平均窗口功率，得出每次试验的排放结果。

机油稀释问题在直喷汽油机中比较突出，特别是小排量的直喷汽油机，由于缸径较小，燃油喷射更加容易湿壁，最终导致机油稀释更加严重。本文对一款1.2L顶置直喷汽油机在低温试验时机油稀释率高的问题进行分析，将喷油时刻从-270℃A提前到-300 ℃A后，缸内油膜量减少，机油稀释率降低了45%左右；升高机油温度，机油稀释率从13%降低到7%。