高速电磁阀的结构和控制参数之间耦合作用，直接影响到其动态响应特性。为了改善高速电磁阀的动态响应速度，基于Python语言，首先，完成高速电磁阀一维仿真模型的开发，并应用试验数据进行了仿真精度的验证；然后，对基本遗传算法进行了改进，并验证了改进遗传算法进行多目标优化的有效性；最后，采用改进遗传算法，以高速电磁阀吸合阶段和衔铁复位阶段时间最小为优化目的，选取高速电磁阀四个结构和控制参数为优化目标，进行了高速电磁阀动态响应特性的多目标优化。通过优化前后数据对比表明：高速电磁阀吸合阶段时间和衔铁复位阶段时间分别减小了22.8％和12.1%，有效提高了高速电磁阀动态响应速度，为实现电控喷油器的快速响应奠定了基础。

随着飞行海拔高度的增加，活塞式航空发动机性能急剧下降，而涡轮增压是保证航空发动机高空稳定可靠航行的重要技术之一。一般认为，飞行高度不高于5 km时可采用单级涡轮增压；5 km～10 km可采用二级涡轮增压或复合二级增压；10 km～20 km至少应匹配三级或复合三级涡轮增压。本文综述了涡轮增压技术应用到活塞式航空发动机上的研究现状，分析了增压技术应用到活塞式航空发动机上时存在的主要问题。更高的工作海拔、可变级数涡轮增压、无级可变增压等将成为未来涡轮增压技术的发展趋势。同时，随着计算机技术的发展，电控和智能控制都将越来越多地运用到涡轮增压技术中。

为改善传统废气涡轮增压柴油机低工况性能及全工况瞬态特性，本文以某船舶柴油机为研究对象，对其采用分体式机电负荷增压系统后，柴油机推进特性各特征工况、运行区域、瞬态加载过程中的各主要性能及排放参数的变化进行了详细分析。结果表明：分体式机电复合增压系统自身能耗水平较高，采用该系统后柴油机高工况油耗呈上升趋势，但低工况下，由于增压压力对柴油机油耗率影响较明显，其综合油耗较废气涡轮增压柴油机可降低3%。分体式机电复合增压系统可有效改善柴油机运行区域及瞬态特性，采用该系统后，柴油机500r/min下最大允许工作负荷可增加100%，柴油机由450r/min加载至1000r/min所需时间可从70s降低至12s。

除了功率输出要求外，无人机发动机还应具备多种燃料的运行能力，例如航空煤油等其他重油燃料，同时保持采用普通汽油运行状态的功率输出。火花点火发动机具有结构简单，性能可靠等特点，其与高效雾化技术的结合已成为以煤油等重油为燃料的无人机发动机的主流技术。航空煤油的高粘度和低挥发性导致喷雾雾化和混合物形成方面的困难。空气辅助喷射系统实现了低压双流体喷射，其中液体燃料借助高压压缩空气喷射并雾化。本文通过实验研究了空气辅助喷射在不同喷射参数下的喷雾特性。使用高速相机获得喷雾的宏观特性，同时采用相多普勒颗粒分析仪（PDPA）研究喷雾的微观特性。结果表明，煤油喷雾的喷雾平均粒径（D10）小于10um。发动机测试结果表明，由于爆震限制，煤油的IMEP显着低于汽油的IMEP。另外，煤油的燃烧过程明显落后于汽油。

为了实现压缩空气在柴油机上的应用，在一台去掉原增压系统的柴油机上通过改变柴油机的结构参数以利用不同压力的压缩空气，采用GT-Power软件建立柴油机一维模型，探究不同喷油量和不同进气压力对柴油机性能的影响。结果表明：采用不同方法应用压缩空气的柴油机，其转矩均随循环喷油量和进气量增加而增加。当循环喷油量一定时，采用10 MPa高压进气的柴油机的转矩最大，5 MPa中压进气的次之。对比不计压缩空气做功的有效热效率，采用高压进气柴油机的有效热效率最高。采用的压缩空气柴油机的方法一定时，进气压力越高，有效热效率越高；循环喷油量越少，有效热效率越高。对比含压缩空气做功的总热效率，采用高压进气的柴油机在小喷油量时总热效率最高，采用中压进气的柴油机在大喷油量时总热效率最高。在喷油量为150 mg时，采用中压进气柴油机的总热效率最高；同时随着进气压力增加，总热效率增加。

曲轴是汽车发动机的重要零部件之一，在工作中受到周期性不断变化的爆压冲击力、往复运动质量的惯性力、旋转质量的离心惯性力等复杂的交变载荷，承受拉、压、弯和磨损等复杂工况，所以曲轴疲劳失效是最常见的失效方式；在曲轴前期开发中常以曲轴弯曲疲劳强度作为安全系数的判定依据，本文主要从提高曲轴疲劳强度的加工工艺（感应热处理、磨削）方面进行研究。

为减少汽油机颗粒捕集器的再生进程对车辆运行工况的依赖性，降低因主动再生策略产生的油耗增加量，本研究开发了人-车-路模型，并结合GPF的碳载预测模型和基础再生策略，对不同驾驶员车速曲线和车辆未来运行状态进行预测和分析，探索GPF的合理再生时刻和策略，以降低主动再生过程额外油耗。仿真研究结果表明，基于人-车-路模型的GPF再生策略能够合理的根据车辆未来运行状态优化再生时刻，与传统GPF再生策略相比，再生过程的额外油耗最大可降低71.6g，有效的兼顾了GPF的再生需求和系统燃油经济性能。

本文以某型号喷油器针阀结构尺寸作为研究对象，采用试验研究和对针阀偶件的流体分析相结合的方法，分析不同针阀扁位尺寸对喷油器性能的影响。试验及分析结果表明：优化后的针阀扁位高度及长度，能够使喷油器性能更加稳定，且节流效果不明显，有效提高喷油器的响应能力。

对置活塞二冲程汽油机采用对置曲柄连杆机构实现对置活塞的相对运动，从而控制进排气口的开启和关闭，完成缸内扫气过程和热功转化，其工作过程存在明显的非对称特性。对置活塞的非对称运动通过对扫气正时、有效压缩比和活塞相对运动速度的影响，改善非对称扫气过程的充量更换和流动组织，满足缸内直喷过程中非对称喷雾的气流引导和混合气形成，可实现较高的燃烧放热率和循环指示功。选择对置活塞运动相位差为15°CA时，扫气过程的捕获率最高，扫气效率较高，缸内的燃烧放热率和热效率最高，循环指示功最大。选择进气侧喷射角为30°、排气侧喷射角为15°时，缸内燃油蒸发率最高，有利于提高缸内混合气的均匀度，混合气的当量比分布合理。

随着柴油机升功率的不断提升，缸内温度和压力的提高必然导致气缸盖应力和变形的增加，情况严重时会使缸盖产生疲劳裂纹。本文以某型二冲程柴油机为研究对象，使用流-固-热耦合的仿真分析方法，对冷却水道流域和缸盖本体固体域的物理场进行仿真计算和分析。首先，本文利用UG软件对冷却系统组件进行建模以及流体域提取；其次，基于ANSYS-Workbench平台对冷却系统进行流-固-热耦合仿真计算；最后，探究冷却水流速和温度变化对缸盖温度和应力场的影响，进而根据所得规律寻找合适的优化方法以提高缸盖的可靠性。