摘要：为支持公司进行高效汽油机的开发，在一台光学单缸机上，采用气道喷射预混，缸内直喷辅助火花引燃的方法，对汽油分层压燃燃烧方式进行了光学燃烧诊断研究。开展了直喷喷油持续期、喷油时刻及轨压对分层引燃压燃效果影响的试验研究。试验结果表明，高压缩比发动机维持常规气门定时，利用PFI预混，缸内直喷辅助火花点火，可以实现分层引燃压燃燃烧。通过合理标定直喷喷油持续期、喷油时刻和轨压，可以提高压燃成功率、提升压燃稳定性并降低碳烟排放。

内燃机中活塞温度较高、受热不均，面临严重的热负荷。热分析对于了解温度场和活塞的热管理至关重要。本研究提出一种综合考虑润滑剂氧化反应机制和活塞侧壁-缸套之间的润滑油流动机制的活塞温度场仿真模型。其中，氧化模型考虑了广泛的氧化反应族库，包括初始反应族、传播反应族、与终止反应族。结果表明，由于润滑油的氧化反应大多是放热反应、润滑油氧化反应的存在降低了润滑油对活塞的冷却效果，因此存在润滑油氧化情况下的活塞顶部边缘温度和第一环槽温度始终高于无润滑油氧化反应的情况。此外，活塞上边缘附近的起始反应族中形成的烷基类组分对于化学反应总产热量贡献最大，远大于其他组分。

以某1.5L混合动力增压直喷汽油机为研究对象，利用稳态气道试验台架和三维仿真工具，研究了不同结构进气道对缸内稳态、瞬态滚流强度和燃烧性能的影响。研究中设计了4款不同滚流比进气道，对不同方案进行了稳态气道芯盒吹风试验，并将试验结果与三维仿真分析结果进行对比；利用三维仿真软件计算了不同进气时刻缸内瞬态滚流比、瞬态湍动能、缸内速度场、空燃比分布和火焰前锋面位置等。研究结果表明：更高的滚流比将改善缸内油气混合，提高点火时刻缸内平均湍动能，影响火焰传播速度，从而影响到缸内燃烧，进而影响汽油机的性能。

柴油机排气歧管工作环境十分恶劣，一方面受高温燃气不断冲刷，另一方面还受到来自柴油机振动等复杂因素的综合影响，如若设计不合理，极易发生漏气、开裂等失效现象。针对排气歧管设计过程中存在的上述问题，本文以某船用柴油机排气歧管为例，结合计算流体动力学（CFD）与有限元（FEA）进行分析研究，首先通过流固耦合方法计算得到排气歧管的温度场分布，进而计算获得热应力分布；然后根据排气歧管的热应力以及三个方向（横向、纵向和垂向）的振动应力，结合时域载荷加速度信号获得排气歧管的高周疲劳寿命，针对疲劳寿命的薄弱位置，对排气歧管结构进行优化，使排气歧管寿命显著提高；进一步对优化后的结构进行低周疲劳寿命分析，结果表明低周疲劳寿命次数满足使用要求。最后，通过分析不同载荷条件（热负荷、振动烈度）对疲劳寿命的影响，表明热负荷对于疲劳寿命的影响较为显著，在设计过程中要重点关注。

随着柴油发动机日益严格的燃油耗和排放法规不断出台，特别是《重型商用车辆燃油消耗量限值(第三阶段)》的颁布，燃油经济性的改善、节能技术的应用成为各大柴油机厂商关注的焦点。相对于发动机硬件的改进，润滑油性能改进对提升发动机和整车燃油经济性，具有性价比高、应用简便快捷的优点。为此，本公司启动了适用于新一代国六重负荷柴油机的低粘度节能型机油（FA-4/5W-30）开发工作，并进行了国六重负荷柴油机台架可靠性试验，结果表明：全新开发的低粘度节能型机油可以有效提升燃油经济性、同时还能满足发动机的基本可靠性需求，为后续市场应用做好准备。

针对内燃机目前单曲轴连杆功率传输机构发展现状和存在问题，提出了一种新型双曲轴连杆机构发动机循环，对该双曲连机构正偏置、负偏置、负偏置反拉三种工作方式进行运动学和动力学分析，结果表明，负偏置和负偏置反拉工作方式具有较高的力臂系数。通过分析三种工作方式的机械传动效率和轴功，揭示了曲轴连杆机构机械传动效率与力臂系数最大值成正比、与力臂系数最大值时距上止点的曲柄转角成反比。负偏置、负偏置反拉工作方式使机械传动效率提高的同时，其活塞做功过程平均速度大于压缩过程平均速度，可减小点燃式发动机的爆燃倾向提高压缩比，扩大稀薄燃烧范围，进一步提高循环热效率，稀燃使CO和HC排放量减少。双曲连负偏置反拉样机试验表明，最低燃油消耗率比传统单曲连机型降低27.7%，CO排放降低75%，HC排放降低19.5%。

在柴油机运转时，供油凸轮和滚轮通常处于周期循环载荷的工况下。凸轮和滚轮间过高的接触应力会引起供油凸轮或滚轮表面出现点蚀、拉痕、过度磨损等问题，降低使用寿命和柴油机性能。本文以某船用柴油机供油凸轮机构典型工况为算例，对供油行程内凸轮-滚轮副动态接触及弹流润滑状态进行数值分析，并将油膜厚度与经典线接触膜厚经验公式进行对比。结果表明，最大接触应力值出现在供油结束角处，在发动机低转速运行时，供油凸轮接触特性恶化；基于单质量动力学模型的船用供油凸轮-滚轮弹流润滑分析模型是可行的，并研究了工况变化对润滑特性的影响，凸轮转速和接触载荷的改变会直接影响凸轮-滚轮的润滑状态，尤其是凸轮转速增大，润滑膜厚增大，压力减小，润滑接触状态明显改善。

活塞环-缸套的摩擦研究是内燃机的摩擦研究中占有重要地位。活塞喷油冷却通过改变活塞温度场间接影响活塞环的润滑。本文通过采用研究活塞温度场对活塞环润滑的影响，间接的研究活塞喷油冷却对活塞环润滑的影响。研究结果表明，在一定范围内，同一喷油速度不同喷油温度下的最小油膜厚度有随喷油温度增加而升高的趋势，最大摩擦力出现了随喷油温度的升高先增后减的趋势，活塞环平均摩擦功耗呈现出随喷油温度的增加先增后减的趋势；同一喷油温度不同喷油速度下的最小油膜厚度出现先增加后降低的趋势，最大摩擦力则出现随喷油速度增加先减后增的趋势，活塞环平均摩擦功耗呈现出随喷油速度的增加先减后增的趋势。

铸铁是内燃机缸套的主要材料，铸铁的微观组织组成严重影响其摩擦性能。 因此，研究微观组织对摩擦磨损过程的影响对于提高其耐磨性具有重要作用。 本文以三种不同石墨形态的缸套铸铁材料为研究对象，通过有限元模拟和干摩擦实验的方法，阐述了不同组织在磨损过程中的脱落过程和磨损机制。 结果表明，铸铁的耐磨性能主要受石墨的形状和分布，铁素体的分布以及珠光体力学性能的影响。 球状石墨最易发生磨损，而包裹在石墨上的铁素体则使球墨铸铁易于磨损。由于蠕虫状石墨与基体之间具有较强的结合力，因此较难发生磨损。 灰铁石墨的耐磨性介于球墨铸铁和蠕墨铸铁之间，且珠光体的层状间距越大，越容易发生磨损。

这篇文章回顾了作者课题组在开发航空煤油表征燃料机理以及在柴油机中应用航空煤油等一些列研究工作。首先开发了航空煤油多组分表征燃料，其理化特性与实际燃料十分接近。利用智能优化的方法针对各组分比例以及化学机理参数实现自适应优化。新开发的航空煤油表征燃料机理在预报着火滞燃期等着火特性方面与实验测量结果吻合良好。接着研究了应用航空煤油在柴油机中的燃烧排放特性，分析了不同喷油压力、喷油定时工况下的碳烟颗粒排放特性。结果表明，应用航空煤油在压燃式柴油机中有显著的降低碳烟颗粒排放的潜力。