三维层析过程中，相机排布对重构结果有很大影响，本文根据三维层析重构过程中相机拍摄到的不同方位角的投影，计算了待测区域中未知体素数量，利用不同方位角的投影提出了一种相机排布优化方法，使得待测区域中的未知数区域最小，并利用模拟方法对其进行了验证。结果表明：投影所包围形成的未知数区域越小，三维重构结果的精度越高，在有限个相机的情况下，利用不同方向投影选取得到的最优排布方式计算得到的重构精度优于其他随机角度排布。

现今日益严格的排放法规要求三元催化转化器（three-way catalyst，TWC）具备应对一定时间加浓工况的能力，在应对加浓工况时，TWC需要消耗自身的储氧量。因此，需要对TWC内部的储氧量进行观测，进而对喷油量进行控制，使TWC内部的储氧量始终处于合适范围。基于TWC详细机理的传统储氧量模型计算复杂，参数标定工作量大，建模困难。因此，本文采用长短期记忆（LSTM）神经网络，构建了TWC储氧量观测模型。选取TWC上游废气的lambda、TWC上游排气压力、TWC前端载体温度、末端载体温度四组参数作为模型的输入，据此预测TWC下游的lambda变动以及其内部的储氧量变化。结果表明，所建立的LSTM神经网络模型能较为准确的预测下游的lambda变动与TWC内部的储氧量，选取的工况点储氧量最大预测均方根误差为0.0506，且仿真耗时为0.43秒，约为传统机理模型的10%。

为了使得增程器在发电工况下能够准确快速地响应功率请求指令，满足整车稳态和瞬态的动力需求，提出了一种电动汽车增程器发电功率动态控制策略。首先，采用前馈-反馈复合控制的方式实现了目标发电功率的闭环控制。然后，兼顾增程器的燃油经济性、NVH和排放，得到了增程器工作的最佳运行曲线和理论发电工作点。最后，采用电机转速-发动机扭矩的解耦控制方式，按照选定的增程器发电工作点将目标机械功率解耦成目标转速和目标扭矩来分别响应，通过对发动机和发电机的协调控制完成了增程器功率的响应和工作点的控制。试验结果表明，提出的控制策略可以控制增程器快速工作在理论发电工作点附近，稳态发电功率的最大偏差不超过0.5kW，瞬态调节时间小于3秒。

本文描述了一种用于内燃机缸内测量的三维层析成像方法的开发和验证，称为跨缸壁计算机层析成像(CICT)，以解决受限空间三维成像误差较大的问题。许多实际的层析成像问题需要在光学壁面上成像，光的折射可能会严重影响成像过程并破坏三维重构的结果。过去的工作主要集中在开放空间层析算法上，但这些算法并不能拓展到受限空间问题，除非对三维目标和二维图像（定义为“投影”）之间的成像过程进行适当的调整。本文首先提出的方法是建立一种描述目标光信号场与其投影之间映射关系的算法。CICT算法首先通过定量比较标定板通过光学气缸的测量投影和模拟投影来验证。然后分别用模拟火焰投影和层流锥形火焰投影对CICT重建方法进行了数值和实验验证。与由传统开放空间层析重构结果相比，CICT方法能够在高精度的情况下解决受限空间层析成像的问题。

三维层析技术通过获取火焰在空间不同方位上的二维投影，利用层析算法对火焰的空间结构进行反演以实现对火焰空间分布的还原。三维层析技术因其非入侵性以及在三维空间和时间上的高分辨率，被认为是未来内燃机光学诊断领域极具前景的技术手段。本文针对三维层析重构过程中相机位置标定精度的问题进行了深入研究并提出了一种基于重投影与真实投影相关性计算的定向角度修正算法，通过数值计算得到了相关性矩阵与角度误差的关系，实现了对相机角度误差的定向定量的修正。本研究还对修正算法进行了数值模拟，修正后的角度值都收敛到了真实值。

本文针对气阀式二冲程柴油机扫气效率和活塞热负荷问题开展了仿真和试验研究。首先使用CONVERGE软件对水平直气道结构内气体流动过程进行了分析，提出了气道优化方案，使扫气效率和缸内捕获率都得到提升；然后对活塞热负荷造成的熔顶故障进行了分析，发现熔顶的主要原因是大量混合气在活塞顶附近燃烧，导致活塞顶热负荷过高；通过对比活塞顶气侧温度和热通量，提出了燃烧室型线优化方案，并提供配合该燃烧室使用的喷油器喷孔方案，试验证明优化后的方案有效降低活塞顶热负荷，同时对发动机热效率效率有所提升。

为了应对传统燃料在柴油机上应用过程中遇到的来源与环境污染严重两个问题，甲醇/柴油混合燃料则提供了的更好的缓解途径。本文采用连续小波变换对单缸机的缸体振动信号进行时频分析，研究了不同工况下甲醇掺混比例变化对该柴油机振动特性的影响。经过频率分段得到不同燃料在高频、中频、低频段内振动峰值的变化。随着混合燃料中甲醇掺混比例的增大，高频段内，振动峰值先减小后增大；中频段内，振动峰值逐渐增大，在高负荷时有所减小；低频段内，振动峰值逐渐减小。

针对薄膜热电偶测量活塞顶壁面瞬态温度时，由于接触式测量方式破坏了活塞原有温度场而导致的误差问题，本文提出了引入误差的概念，定义了引入误差的评价指标，讨论了典型热电偶的引入误差，基于自研的热电偶，分析了影响引入误差的因素及其规律。仿真结果表明：典型热电偶的引入误差不可忽视，薄膜热电偶瞬态响应性能更好；热电偶部件热扩散系数略大于活塞热扩散系数时引入误差最小；结合分析结果对自研热电偶进行了优化，减小了引入误差。

内燃机缸内壁面传热对于内燃机的热效率、排放均具有显著影响，准确预测内燃机缸内壁面传热损失对于研究内燃机特性具有重要意义。本文基于热壁函数方法化构建起适用于内燃机缸内壁面传热的非稳态传热模型和速压传热模型，在建立传热模型过程中，充分讨论了能量方程中压力做功项、内能项和化学反应源项三组非稳态项的量级大小，并首次通过传热时间尺度的对比分析合理化简能量方程。文章充分讨论非稳态传热模型和速压传热模型在内燃机传统柴油压燃（CDC）,均质压燃（HCCI）和反应活性控制压燃（RCCI）三种燃烧策略下的热流密度预测结果，研究并发现燃烧模式对传热的影响机制差异显著，而速压传热模型对于多种燃烧策略下的热流密度均具有稳定且可靠的预测效果。

射流室的孔数、孔径及体积等参数是影响影响射流点火发动机燃烧的关键参数。为了实现更高的发动机热效率，本文提出了ANN和遗传算法的射流点火发动机结构及工况参数进行优化。通过AVL BOOST进行仿真，并将仿真数据与台架试验数据结合，进而训练出ANN模型。将ANN模型输出的热效率预测值作为遗传算法的适应度函数，对发动机热效率优化，并进一步分析了优化参数与发动机热效率的相关性。优化结果表明，ANN-GA模型具有较高的预测精度且适用于发动机的热效率预测；识别了影响热效率的关键参数，有助于指导发动机最高热效率点的工况设计以及以及射流室的结构优化设计。