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。

本文研究了轻型汽油车在不同测试循环对排放和油耗性能的影响，在一款15TD汽油车上开展了针对WLTC和CLTC测试循环两版排放标定优化数据在WLTC、CLTC、NEDC和RDE测试循环下的排放和油耗性能试验，并对排放和油耗结果进行分析。结果表明：同一排放标定数据在不同的测试循环下表现出不同的排放和油耗特性，针对WLTC循环排放优化标定的数据在WLTC循环下表现出最优的排放性能；针对CLTC循环排放优化标定的数据在CLTC循环下表现出最优的排放性能，在NOx排放水平相当的情况下，HC降幅达到20%，CO降幅达到15%；两版排放标定数据在WLTC循环下表现出最好的燃油经济性。针对CLTC循环排放优化标定数据在RDE测试循环下表现出较好的排放性能和燃油经济性。不同测试循环对加装GPF后处理方案的车辆的PN和PM排放性能影响不明显。

基于高速往复摩擦磨损试验仪，采用球-板和活塞环-缸套两种摩擦副对碳烟颗粒的摩擦磨损特性进行了研究。结果表明：碳烟颗粒的加入，由于抑制了机油中添加剂发挥作用以及团聚后发生三体磨粒磨损等原因，加剧了钢球的磨损并增加了摩擦系数。而当碳烟浓度为3%时，碳烟颗粒在摩擦副表面生成润滑薄膜，使得磨斑直径减小。碳烟颗粒增加了机油的粘度，提高了润滑油膜在混合润滑状态的承载能力，再加上在摩擦副表面的“滚珠效应”和修复机理，从而减小了活塞环-缸套的摩擦系数，但却加剧了缸套的磨损。

柴油机喷油参数是缸内混合气形成及燃烧过程组织的决定性参数，研究喷油参数对柴油机性能的影响对改善柴油机性能具有重要意义。本文对某共轨式燃油系统的大功率四冲程船用柴油机，基于单缸机试验平台，结合缸内喷雾及燃烧仿真方法，研究分析了包括喷油压力及压力波动、喷油时刻、喷油规律、喷孔孔数、喷油夹角等不同喷油参数对柴油机缸内放热、爆压、油耗、排温、NOx及碳烟排放等性能参数的影响规律及影响程度，为船用柴油机性能优化提供参考。

利用冲击射流对径流涡轮背盘表面进行冷却是微型燃气轮机径流涡轮冷却的一种有效手段。由于涡壳引起的周向不均匀流场，会造成背盘冷却效率的不均匀分布，为了改善这种不均匀性，对背盘冲击射流孔的排列方式进行了研究。气热耦合的数值仿真结果表明：背盘上涡舌附近存高温区，通过改变射流孔的分布能够减少局部高温区及改善局部冷效不均匀情况，其中相比第7孔相位角0°、60°、340°，相位角为40°对背盘冷却效果最好，且较其它方案冷效均匀性最高改善18.5%。冷却流体流入涡轮主流通道后，涡轮机效率会受到冷却流体的影响而降低，射流冷却对涡轮机膨胀比的影响可以忽略。

为了研究燃用B10生物柴油以及市售纯柴油（D100）两种不同燃油时环卫车CO、HC、NOX、PM、PN和粒径分布的排放特性，使用便携式排放测试系统（PEMS）对环卫车分别燃用两种不同燃油进行了实际道路排放测试。结果表明，燃用B10生物柴油相对于燃用D100可以明显降低CO排放，最大降低了69%；生物柴油中十六烷值比纯柴油低、芳烃含量较少，导致B10的THC排放也低，由于生物柴油中含有的氧加速了燃料的燃烧，导致NOx排放量略高于D100。燃用B10生物柴油相比于D100柴油，单位时间内的PN、PM排放增加。

在实际柴油机上进行试验不但耗费人力物力，而且试验周期较长，成本高。由此本文对柴油机进行建模与仿真，并基于半物理仿真平台进行硬件在环测试，及时整改并有效缩短ECU开发时间，降低产品的开发成本。仿真和试验结果表明，柴油机仿真模型数据与计算数据误差较小，证明了所建模型的准确性与可靠性。基于联合仿真平台运用不同的控制算法对转速进行调节，转速的变化情况表明本文所设计的智能控制算法效果较好。最后基于半物理仿真平台进行HIL测试，验证了本文控制策略的正确性。

重型柴油机在低温工况下出现粗暴燃烧及其诱发的烧蚀故障的内在机理尚不明确。因此，本文通过CONVERGE仿真对以上问题进行阐明。结果表明：随着进气门关闭时刻进气温度的降低（380-288K）：燃油附壁量显著增加，高温着火前油膜蒸发速率和质量显著降低，而着火后则显著增大；着火严重滞后，高温着火时刻混合气质量增加，同时均匀性变好。因此，着火以后瞬时放热率和压力升高率峰值急剧增大；最大压力偏离平均压力曲线的程度增大，缸内压力波动明显，燃烧变得不稳定、工作粗暴，307K时最高压力高出平均压力近一个数量级，约90MPa。进气温度328-307K时，PPmax>5MPa，达到破坏性粗暴燃烧程度。缸内高强度压力波冲击和局部高温是烧蚀故障发生的根本原因。 关键词: 重型柴油机；低温；燃油附壁、粗暴燃烧；烧蚀