以非道路高压共轨柴油机湿式缸套为研究对象，搭建了电涡流法缸套动态变形测试系统，开发了数据采集软件，探索了电涡流法的缸套动态变形测试方法，在自由状态、预紧状态、电机拖转和热机怠速工况下研究了缸套4个特征线方向的轴向变形规律。研究结果表明，在多种关键技术的支撑下，基于电涡流法的缸套动态变形测试方法在冷态和低转速热态的工况下均可行。在预紧、拖转和怠速三种工况下，缸套最大变形均出现在距离缸套顶面24.5mm处。预紧工况下最大变形出现在0°特征线方向上，为36.53μm的膨胀变形；电机拖转工况下最大变形出现在90°特征线方向上，为110.85μm的收缩变形；热机怠速工况下最大变形出现在270°特征线处，为143.43μm的膨胀变形。

为实现对燃烧过程更为全面和精细化的评价，以指导更为高效的燃烧组织设计，开展了缸内燃烧过程内窥式可视化测试技术研究。研究针对船用柴油机，在单缸平台上进行了相应的光路设计与对中结构设计，通过定制化的带倾角的内窥式探头实现了对缸内任意角度下的燃烧过程的高速拍摄，并获得不同工况基于曲轴转角的缸内燃烧过程及火焰分布彩色图像。通过双色法处理获得了瞬态温度场及碳烟场数据，通过火焰轮廓提取获得了火焰传播速度与火焰面积等火焰发展参数。结果表明内窥式可视化测试技术可有效获取船用柴油机缸内燃烧过程可视化图像，结合图像处理技术可用于分析评估缸内的燃烧特性。

以某非道路高压共轨柴油机为研究对象，采用仿真和测试相结合的方法，建立了整机耦合装配模型与活塞环组动力学模型，研究了干式缸套的失圆变形，在考虑缸套失圆变形的基础上，研究活塞环结构参数对窜气量、机油消耗量和摩擦损失的影响，并通过正交设计方法进行了活塞环径向弹力、开口间隙和侧向间隙对窜气量、机油消耗和摩擦损失的影响研究。研究结果表明，窜气量受二环径向弹力、二环开口间隙和顶环侧向间隙影响最大；机油消耗量受油环径向弹力、二环开口间隙和顶环侧向间隙影响最大；摩擦损失受油环径向弹力、油环开口间隙和油环侧向间隙影响最大。

采用高活性柴油引燃氨是实现氨燃料发动机稳定运行的方法之一。本文将氨机理和NOx机理和正庚烷机理整合并简化得到了正庚烷/氨双燃料机理，包括87个组分和588种反应，并通过激波管、射流搅拌反应器、流动反应器和发动机的实验数据对该机理进行了验证。利用同位素标记方法模拟了NH3和N2对NO的影响。结果表明:当温度高于1800 K时，N2对NO的贡献随着温度的升高而增加，尤其是在当量比较低的情况下;HNO分解、HNO与H反应、HNO与O2反应等途径使HNO在NO生成过程中起重要作用。NO的消耗主要通过NH2、NH和N的对NO的还原，其中NH2作用最大。随着温度的升高，NH和N对NO消耗的贡献率增加。

利用一台高压直喷米勒循环氢气发动机，通过调节氢气喷射参数，试验研究了稀薄燃烧模式下发动机燃用氢气时燃烧特性，并进一步探索了喷射参数对氢气发动机早燃特性的影响规律。研究结果表明，不同负荷工况下，采用稀薄燃烧的方式，增大空气稀释率，能够有效提升氢气发动机热效率水平，但在中高负荷工况下，由于氢气异常燃烧的限制，燃烧相位相对较为推迟。为保证氢气发动机燃烧稳定性，在稀薄燃烧模式下，提前喷氢能够形成更为均质的混合气，缸内均质度提升，有效利用空气稀释降低爆震和早燃倾向，试验所选工况条件下，当喷氢结束时刻为-66°CA ATDC时，发动机有效热效率可达43.5%。若过分推迟喷氢时刻，由于缸内压力与喷射压力压差缩小，氢气的实际喷射量减少，不利于保证发动机负荷水平。

在一台高压直喷米勒循环氢气发动机上试验研究了发动机燃用氢气时燃烧与排放特性。结合超稀薄燃烧模式，进一步探索氢气发动机热效率提升潜力，同时研究分析了实现氢气发动机超低氮氧化物排放的技术路径。研究结果表明，小负荷工况下燃用氢气燃料能够改善发动机燃烧稳定性，但在大负荷工况下氢气发动机对爆震较为敏感。采用稀薄燃烧方式可进一步提升氢气发动机有效热效率水平。在2500 r/min，BMEP = 0.8 MPa工况条件下，lambda(过量空气系数)由1.0增大至3.0时，热效率值增幅可达30%，NOx排放降幅可达约98%，且当负荷进一步提升至BMEP = 1.1 MPa时，热效率可达到43.0%。

以氢气/柴油双燃料发动机为研究对象，系统开展掺氢对发动机经济性、燃烧特性和排放特性的影响研究。试验结果表明，在2600r/min下，相比于柴油机，双燃料发动机的燃料消耗率下降，最高降低幅度达2.3%；有效热效率上升，最高上升幅度为2.4%，最高热效率达到37.8%；缸内燃烧压力上升；CO2和CO排放均下降，最高降低幅度分别为30.5%和36.7%；小负荷工况下NOx排放下降，高负荷工况下NOx排放上升，最高上升幅度为14.8%。

随着当前内燃机技术的发展以及碳达峰和碳中和的要求日趋严格，柴油机厂商逐渐加大了新能源领域的投入，天然气、瓦斯气、煤层气等气源作为较为清洁的能源，已经越来越受柴油机厂商的重视。某柴油机厂商提前布局，推出了可靠性高、低碳环保，并且可以替代进口机同类产品的全新排量的200mm缸径的高速气体发动机。其通过匹配的ABB增压器TPS44-H，可完全兼顾不同气源成分，满足其复杂的使用用途，同时满足了柴油机厂对高压比高效率的需求。

以某款汽油转子发动机作为研究对象，采用计算流体力学（CFD）的方法，建立缸内直喷汽油转子发动机缸内流动与燃烧的三维数值仿真模型，并利用试验结果进行了对比验证。在此基础上，选取敞口式、直口式和缩口式三种不同类型的燃烧室凹坑，研究了燃烧室凹坑形状对缸内流动、油气混合、燃烧过程及污染物生成的影响。结果表明：在一定工况下，在点火之前敞口式缸内的涡度和平均湍动能高于另外两种其缸内油气混合程度较好。其次，在点火期间，直口式主要缸内燃料分布在燃烧室后部，且火花塞附近燃料浓度较高。最后，综合分析三种燃烧室的缸内燃料的燃烧状态，发现敞口式缸内的汽油不能充分燃烧，导致缸内峰值压力较低，直口式的缸内峰值压力分别比缩口式和敞口式提高8.9%和36.6%

为降低内燃机冷却系统传热损失，提出了一种耦合先进智能控制策略、可同时降低油耗和部件能耗的新型冷却系统。为实现最优的冷却及节能效果，首先基于MATLAB搭建了水泵转速、风扇转速和瞬时油耗的BP(Back Propagation)神经网络预测模型，其次结合预测模型、GT-Suite和Simulink搭建联合仿真平台，最后结合遗传算法对冷却系统性能进行优化。结果表明，三个预测模型的R2值分别为0.95495，0.98661和0.96233，模型具有良好的预测效果。优化后的智能冷却系统在保证汽车动力性的同时大大缩短了汽车冷启动时间，车辆稳定运行后缸盖冷却液温度波动不超过1℃，NEDC(New European Driving Cycle)下整车油耗提高了4.96%。