本文基于一台柴油引燃缸内高压直喷甲醇发动机，采用三维流动燃烧模拟和化学反应动力学分析，对发动机燃烧过程和反应机理开展了研究。柴油和甲醇在喷射初期均通过可燃混合气累积主导初始放热率，柴油低温氧化形成局部热点自燃，产生氧化基团和活性基团，甲醇则被柴油高温氧化产物引燃；缸内逆时针涡流促使顺流方向甲醇喷雾优先着火，其与柴油喷雾水平重叠角较小的扇面区域燃料完全反应转化率更高；CH2O和CO是柴油和甲醇的共同中间产物，未燃甲醇主要分布于喷雾前端及近喷嘴区，分别体现在CO和CH2O残余；柴油低温氧化中H2O2到OH的热解反应对温升贡献最大，而甲醇氧化路径单一，其脱氢反应为主要放热反应，OH与O2分别主导脱氢与氧化进程。

使用纹影法，通过试验探究了不同环境温度(300K、500K)与湍流条件对柴油宏观特性(喷雾形态、交并比、喷雾贯穿距以及喷雾锥角)的影响。采用Matlab软件对原始喷雾图像进行处理，流程包括图像裁剪与拉伸、去背景、二值化以及滤波，通过分析喷雾形态时空演化提取关键参数。结果表明，在所有工况下交并比均呈现先增加后减小的趋势，“收敛流场”通过约束喷雾径向扩散，进一步提高喷雾形态一致性，为内燃机燃烧过程中优化油气混合均匀性提供量化依据。喷雾贯穿距在喷雾初期受喷射动能主导，各工况下差异较小；后期受环境阻力以及湍流强度影响显著。揭示了湍流场作用下喷雾动力学机制，为高温高压下喷雾形态优化以及燃烧效率提升提供了理论支撑。

建立了快速压缩-膨胀机燃烧室三维数值模型，研究了关键进气参数对高海拔条件下可燃混合气形成及浓度分布的影响规律，利用快速压缩-膨胀机试验台架研究了进气温度和进气压力对混合气燃烧特性的影响。结果表明：喷油持续阶段高进气压力时易燃混合气质量分数低于进气压力，喷油结束后趋势相反；进气压力增加使混合气变稀，进气压力4 MPa时，当量比低于0.4的混合气质量分数超过40%；进气温度升高通过减小进气量和增加燃油蒸发质量两方面使混合气变浓。进气压力提高使燃烧压力峰值增大，峰值相位分别提前了20.90 ms、18.76 ms以及9.51 ms；进气压力增大引起的滞燃期缩短幅度大于进气温度，因此高海拔条件下进气压力过低是抑制着火的重要因素；高海拔条件下较长滞燃期导致的预混合燃烧强度较大是导致爆震的重要原因，进气压力3.0 MPa以上的工况压力振荡幅值均超过0.1 MPa，提高进气温度至373 K进一步使压力振荡幅值达到0.55MPa。

为提升重型柴油机在高原高寒环境下的冷启动成功率，基于GT-Power仿真平台构建了覆盖燃烧、喷油、摩擦、传热和起动电气系统的多物理场一维冷启动仿真模型。以某型V12柴油机为研究对象，系统分析了喷油量、喷油时刻与喷油次数三类关键喷油参数对压缩终点温度与压力、起动时间、起动转速及着火滞燃期等冷启动关键指标的影响规律。研究结果表明：喷油量越大，缸温越高而缸压略有下降；喷油次数增加能缓冲喷油参数变化对温度和压力的敏感性。单次喷射在–30°ATDC可获得最高起动转速，但三次喷射策略在稳定性、响应速度与滞燃期控制方面表现更优。最终提出适用于高原高寒环境的三次喷射优化策略：预喷、主喷与后喷分别布置在–35°ATDC、–5°ATDC 和 +15°ATDC，总喷油量控制在40–60 mg，可有效缩短起动时间、提升转速并抑制滞燃期波动。研究为极端环境下柴油机冷启动喷油标定提供了理论依据与工程参考。

本文应用神经网络模型，建立了发动机工况、控制逻辑、催化器参数与整车尾管排放的对应关系，从而建立了整车排放仿真模型。神经网络经过训练后，精度可保证在0.2%以内，在训练集范围内的整车排放仿真误差可保证在3%以内，经过对泛化能力的调整，可以保证仿真精度在训练集±15%范围内误差保证在15%以内，基于神经网络的排放仿真模型能够反映整车结构和运行参数对排放的影响规律，且能够保证一定的精度。该仿真模型可以用于催化器参数、排放控制策略、不同测试循环的排放优化和结果预测，应用此排放仿真工具，使得在整车开发早期对排放性能进行干预和评估成为可能，能够缩小排放开发方案数，缩短开发周期，节约开发成本。

为研究新型大流量计量阀的动态特性，建立了包含流量计量阀、高压油泵、共轨管、压力补偿器的数学模型，并通过AMESim仿真平台构建一维仿真模型。通过重复试验得到阀的流量与控制信号特性并对比仿真与实验数据，二者相对误差在1%以内，且阀重复精度与滞环指标均满足精度要求，验证了模型的准确性。通过实验设计研究阀的流量特性，仿真结果表明，节流阀弹簧刚度与流量呈显著负相关，弹簧刚度由20 N/mm增至80 N/mm时，流量由82.2 L/min线性衰减至12.1 L/min，同时系统响应时间缩短21.3%。阀块质量对流量波动的贡献率较低，质量在30-70g区间变化时流量波动幅度小于0.6%。在出口压力（0-5 bar）阶跃变化的工况下，压力补偿器通过稳定节流阀压差，确保流量仅由阀口开度控制，显著消除了传统阀流量受出口压力干扰的缺陷。该研究为高压共轨系统流量阀的关键参数优化提供了理论支撑。

降维因其在降低数据维度的同时保留关键信息的能力，已成为目前常用的数据预处理方法之一。为了构建精细化的修正系数从而提升混合动力汽车的NOx排放预测性能，提出了一种将基于字典学习的增量降维技术与SuperLearner回归相结合的系统方法，基于实际驾驶排放（Real Drive Emission，RDE）测试获取的多元变量数据预测NOx排放因子（EFNOx）修正系数。具体而言，首先使用t分布随机邻域嵌入（t-Distributed Stochastic Neighbor Embedding，t-SNE）降维技术对数据进行降维处理，提取关键特征参数，简化计算；随后，基于获得的t-SNE低维嵌入使用基于字典学习的增量降维方法，通过简单矩阵运算将增量数据高效映射至低维空间；同时利用t-SNE低维嵌入训练SuperLearner回归模型，用于预测EFNOx修正系数。最后，利用独立RDE数据集对所提出的方法进行性能验证。结果显示，参数K提升至1±0.05，R2提升至0.995，为快速增量降维与高精度修正系数预测奠定了基础。

点火室射流点火能有效加速燃烧并拓宽稀燃极限。通过整机实验研究了点火室被动射流点火（PJI：Passive Jet Ignition）与火花点火对甲醇稀燃发动机的影响。实验结果表明，在λ=1.0工况下，PJI可将滞燃期和燃烧持续期分别缩短16.1%和43.2%，放热速率峰值提升71.88%。PJI还将稀薄燃烧极限扩展至λ=1.6，COVCA10仅为3.25%，燃烧稳定性远超SI。在稀薄工况下，PJI使热效率提升11.88%，未燃损失大幅降低，CO和HC排放分别减少最高达57.14%和59.59%。尽管PJI在极端稀薄条件下传热损失和NOx排放略有增加，其在提升稀薄燃烧稳定性及污染物减排方面展现出优异潜力，适用于高效清洁的甲醇发动机应用。

高压共轨喷油器工作过程中，控制室节流孔处的压差生热作用于回油，导致回油存在明显的温升，而此处回油热效应作用于高速电磁阀后直接影响电磁阀电磁转换，进而对喷油器动态响应产生影响，因此研究高压共轨喷油器控制室回油的温升特性对喷油器动态响应的提升及准确评估及具有重要意义。本文在自行搭建的高压共轨喷油器温升试验装置上，采用PT100温度传感器，对喷油器控制室回油温升特性进行了试验研究。研究结果表明：控制室回油瞬态温升呈现先快速增加，而后增速变缓，最后达到稳定状态的变化规律；喷射压力越高、喷射脉宽越大，控制室回油的瞬态温升和稳态温升越大，且相比于喷射脉宽，喷射压力对温升的影响更大。

基于某搭载了深度米勒循环发动机的混合动力HEV车型在高温、高原环境中出现的发动机中低转速动力性衰减幅度超出预期及各样车动力性表现不同的问题，通过发动机台架测试与仿真分析计算的方法对该问题的主要影响因素做了深入研究，验证了高温、高原环境下双路脱附系统、正时相位对发动机中低转速区动力性的影响与敏感性，提出并验证了通过优化VVT策略、发动机同时采用进气和排气VVT技术、控制发动机正时相位的装配精度等方法可以实现在高温、高原环境下提升深度米勒循环发动机动力性及其一致性。