准确预测液滴与壁面相互作用的结果对于发动机喷雾燃烧模拟至关重要。本文采用基于光滑粒子流体动力学(SPH）的数值方法模拟了燃油单液滴撞击液膜的过程。本数值方法首先使用由水滴冲击液膜产生的液冠高度和液冠直径的实验数据进行对比验证。然后，研究了异辛烷液滴对液膜的撞击过程。数值结果表明，飞溅阈值随着膜厚的增加而增加；飞溅液滴的质量随着入射液滴动能的增加而增加。液膜厚度对飞溅质量的影响由两种相互竞争的机制决定。一方面，随着液膜厚度的增加，更多的入射能量将被吸收并转移到液冠，从而产生更多的二次液滴。另一方面，随着液膜厚度的增加，在扩散过程中会消耗更多的撞击能量，从而产生更少的二次液滴。当液滴撞击薄液膜时，随着液滴撞击韦伯数的提高，飞溅产生的二次液滴的质量也随之增大，同时飞溅液滴中包含的入射液滴的质量占比也逐渐增大。对于液滴撞击厚液膜的情况，飞溅产生的二次液滴中含有更多的液膜组分。

针对大功率柴油机对于可变配气机构的需求，选用电液式驱动方式设计无凸轮可变配气机构（EHVVA）。根据EHVVA系统原理搭建基于AMEsim软件平台的机电液多学科耦合仿真模型并进行参数匹配研究。研究发现高频电磁阀性能参数对气门运动型线影响较大，因此高频电磁阀为系统关键部件；根据参数匹配结果与EHVVA原理设计并搭建了EHVVA试验平台。EHVVA通过了气门最大升程12 mm，发动机转速3000 r/min，气门开启持续角240°CA目标发动机工况的试验测试；通过试验探索了EHVVA在四种发动机转速（2500 r/min、2000 r/min、1500 r/min和1000 r/min）下的动态运行特性。与凸轮驱动式配气机构不同，EHVVA运行特性受发动机转速影响较小，丰满系数高于传统凸轮驱动配气机构；探索了EHVVA的循环变动特性，结果表明气门型线丰满系数、气门最大升程以及气门开启持续角的循环变动率均小于5%。

随着内燃机的功率强化和轻量化要求日益提高，连杆大端轴承轴瓦的磨损和疲劳问题更加突出，研究连杆大端轴承损伤特性对提高内燃机的可靠性意义重大。针对连杆大端轴瓦内表面建立了三维磨损和疲劳仿真模型，找出磨损疲劳严重位置并分析规律，并分析了轴承-轴颈配合间隙对轴承磨损和疲劳寿命的影响，结果表明，计算范围(10,70)μm内，随着轴承间隙的增大，内表面单循环磨损量先减小后增大，最小单循环磨损深度对应的轴承间隙为35μm；内表面疲劳寿命先上升后下降，最大疲劳寿命对应的轴承间隙为30μm，适当提高轴瓦过盈量可降低轴承内表面磨损量并提高轴瓦使用寿命。

通过某柴油机进气管的优化设计，重点研究了CFD数值模拟在发动机进气系统优化中的应用。本文详细介绍了进气管的设计改进过程，重点分析优化前和优化后的流量分布，压力、速度分布，获取压力损失情况。结果表明优化后进气管两侧进气更加均匀，流量差明显降低；相比优化前结构，优化后进气压力损失降低70%，为进气管的结构设计提供了参考。

重型车辆发动机，多采用起动电机作为起动部件，近几年，起动电机多次出现打齿故障，直接影响了发动机的起动及运转。本文以BF6M1015CP柴油机起动电机打齿问题为研究案例，对导致起动电机打齿问题的因素进行逐项列举分析，找出打齿问题的主要原因。

为探究混合动力汽车发动机的轴系扭转振动性能，建立发动机轴系扭振当量模型，进行自由振动和强迫振动计算。并在此基础上建立混合动力系统轴系扭振模型，对启动和加速两个典型瞬态工况进行仿真分析，研究混合动力系统轴系结构参数对轴系扭转振动的影响规律。并基于遗传算法（BP神经网络）对减振器、飞轮、联轴器、发电机转子等部件开展多参数优化研究，得到理想的参数预测结果，继而为有效降低混合动力系统轴系扭振提供参考。

使用ADAMS对某中冷器及其安装附件建立了简化力学模型，通过对支撑结构的参数化分析得到了中冷器质心的振动响应随附加支撑结构位置的变化情况，同时通过对各支架的三个方向设置多组刚度强化值来研究最佳刚度优化方式，并以此为基础确立了中冷器支撑结构的两个优化方案。通过在ABAQUS中建立中冷器及其附件的有限元耦合模型来进行整机振动扰动下的动态响应分析，结果表明，两个优化方案均能对中冷器的振动起到抑制作用，并且方案2（增加支架刚度）的效果更为显著。

对某12V柴油机单侧排气歧管进行模态试验得到了试验模态参数，使用ABAQUS软件计算排气歧管的自由模态并与试验结果进行了对比。分析了排气管在膨胀连接处过盈量和接触刚度对固有频率的影响，结果表明膨胀连接处接触刚度对固有频率的影响较为显著。采用局部到整体的策略，通过调整材料属性和接触设置修正排气歧管有限元模型，修正后的有限元模型振型与试验振型一致，固有频率相差小于10%，得到了满足工程计算需求的有限元模型。最后，开展温度和接触刚度双因素下的排气歧管模态分析，确定了排气歧管连接刚度随温度的修正策略。

随着国家油耗和排放法规越来越严苛，各大主机厂都在开展相关混动总成产品的研发工作，东风公司也在积极开展相关工作，第一代混动总成产品已经上市，发动机最高热效率达41.07%，并获得国家“十佳发动机荣誉称号”。为了进一步提升专用混合动力总成的性能，东风公司正在开展第二代混动总成的产品研发工作，发动机和电驱动总成分别进化。发动机进化为混动专用发动机，最高热效率提升至45%；电驱动总成由第一代单档进化为4挡。产品进化后，相关控制策略也适应性优化。经过仿真分析，第二代混动总成搭载目标车型相对第一代零百公里加速时间缩短11.6%，WLTC循环油耗节油率达14.8%。

为了提高自由活塞发电机的运行稳定性以及输出功率，需要制定有效的系统控制策略。本文针对直线电机提出了包括电流内环与速度外环的双闭环轨迹跟踪控制策略；并针对自由活塞发动机的关键运行参数进行开环控制。试验结果表明，在该控制策略下系统实现了从冷启动至点火的全周期稳定运行。冷启动过程中，动力缸峰值缸压在0.3s内上升至2MPa，达到点火条件；在稳定运行过程中，电机电流与活塞动子组件的运行速度均得到了良好控制，且系统的同步误差控制在2mm以内。此外，针对自由活塞发动机的关键控制参数点火位置进行试验研究，试验结果表明，通过优化点火位置，指示功率和指示功可分别大幅提升17.1%和20.9%。