开展了丙酮(A)、丁醇(B)和乙醇(E)按照3:6:1 的比例混合而成的溶液(ABE)/柴油混合燃料的静态和动态 单滴油试验，静态单滴油试验结果表明，掺混30%～70% ABE 在柴油中，其液滴内部会发生微爆现象，ABE50(ABE 溶液占总的混合溶液体积的50%)微爆程度最剧烈，原因是该组分比例下气泡生成最多，液滴燃烧速率最快．动态单滴油试验是在自由落体条件下进行的，得到了与静态试验相同的结论．研究表明：4 种燃料的燃烧速率为ABE50＞ABE30＞ABE70＞D100(纯柴油)；而且，较之柴油液滴周围所形成的明显的球形碳烟壳，当ABE 含量大于10%液滴周围几乎没有碳烟生成，证明了ABE能够有效抑制碳烟的生成．

利用研制的存储式活塞稳态温度测量装置对变海拔高度下的活塞多个测点稳态温度进行了测量，以试验测量结果作为标定依据，计算不同海拔高度下的活塞温度场和热机耦合应力，研究活塞热负荷随海拔高度的变化规律．结果表明：在工况一定时，活塞测点温度随海拔高度增加而升高，在海拔高度为3.0 km 处，关键测点的最高温度达292℃，比在平原海拔高度高了30℃以上；活塞第一环槽温度也由平原的225℃升高到高海拔处的261℃，已经出现润滑油结焦的情况．活塞应力值和变形受海拔高度影响较大，在高海拔时活塞热应力和热变形明显增大．研究结果可为高原工作的活塞设计、改进和热负荷的控制提供参考．

基于一台快速压缩机（RCM）试验平台开展了能量密度和壁面温度及其相互作用对异辛烷/空气和正庚烷/空气混合气爆震强度的影响。研究结果发现：随着能量密度和壁面温度的提高，两种燃料的爆震强度均显著提高。对于异辛烷/空气混合气，能量密度对爆震强度的影响随着壁面温度的升高显著增强，且壁面温度对爆震强度的影响也随着能量密度的升高而显著增强。而正庚烷/空气混合气基本不存在上述关系，其爆震强度一直处于较高水平。这说明能量密度和壁面温度对不同反应活性燃料爆震强度影响规律有所差异。

研究了氧化催化器（diesel oxidation catalysts，DOC）方案和选择性催化还原催化器（selective catalytic reduction，SCR）与DOC的组合方案（SCR+DOC）对柴油机掺烧甲醇时的排放。试验结果表明，DOC促使NO2比例恢复至柴油机排放水平，且显著降低了甲醇排放，但对甲醛的净化效果不够理想；SCR+DOC方案在保持NO2比例处于柴油机常规水平的条件下，完全消除了双燃料发动机的甲醛和甲醇排放。针对各阶段NO2比例的变化现象，先后分析了燃烧温度和排气温度下相关可逆反应的标准吉布斯自由能变，阐明了各阶段的主要反应及进行方向。针对SCR+DOC方案促进甲醇完全氧化的可能原因，结合相关研究进行了讨论。

基于流体体积函数（volume of fluid，VOF）模型和动态重叠网格技术对柴油机喷油嘴断油过程中燃油流动特性进行了三维动态模拟。并通过可视化试验对透明喷嘴断油前后的流动进行了试验研究，着重分析了针阀运动对空化和倒吸的影响，其数值模拟与试验一致。结果表明：在针阀落座过程中，喷孔先于压力室发生空化现象，但二者最大空化量表现为压力室大于喷孔；通过对空化和倒吸进行量化分析证实空化溃灭后导致喷嘴内的压力降低是引起空气倒吸的原因；同时对3种不同针阀落座速度喷嘴内的空化和倒吸展开研究，结果显示3种喷嘴压力室内的空化量随针阀运动速度增大而增大，而喷孔内空化量基本相等；最后，通过理论推导得出了反映断油过程中喷嘴内空化的新空化数，解释了喷嘴内产生空化的机理，及针阀运动对喷嘴内空化和倒吸影响的原因。

为了测量缸套-活塞之间的摩擦力响应，采用浮动缸套法设计搭建了缸套-活塞摩擦力倒拖测量系统，通过台架试验获取了多种转速工况下缸套-活塞组件间的摩擦力和侧向力曲线，并用连续小波变换对实测数据进行了时频分析。结合缸套模态分析对实测信号频域信息进行理论解析，结果表明：缸套摩擦力波动特性与其结构固有模态有关。

针对热冗余通讯在增加船用柴油机电子管理系统通讯可靠性时，默认及冗余总线在不同的抖动下存在数据接收方无法接收两路CAN总线报文的问题，提出以时间戳报文统一系统内所有节点的时间信息，以((X+n)/Y）×T（Inhibit）的偏移量作为异步通讯周期发送的起始时间，以(X/Y）×T（Inhibit）为时间窗长度，将所有过程数据对象（PDOs）放入不同的时间窗内发送，降低瞬时负荷率，增强可调度性；提出最大延迟时间检测方法，提高两路数据的一致性。通过试验对比冗余CANopen的两种传输模式，结果表明，该方法能有效提高数据的可调度性和一致性。

基于数值模拟计算，研究了不同预喷策略下某非道路直喷柴油机混合气形成和燃烧过程，分析了挤流和涡流对主、预喷燃油当量比分布和燃烧的影响。结果表明：适当增大主预喷间隔（20°）能够使预喷燃油在挤流带动下进入燃烧室凹坑；适当强度的进气涡流比（1.5~2.0）能使预喷油束偏转并在相邻两束主喷油束之间燃烧。二者都可以改善主喷和预喷油束的重叠，并且可以充分利用预喷燃油的放热量促进主喷燃油的混合和提升燃烧速率。优化喷油策略结合适度的进气涡流可以提高发动机功率，降低碳烟排放，但会使NOx排放增加。

在一台单缸光学发动机中，利用高速摄像和热力学分析方法，研究了不同缸内残余废气率（iEGR率）下DME喷射时刻（SOI）从曲轴转角-15°变化到-40°过程中自身的燃烧过程。结果表明，在不同iEGR率下，随着SOI提前，燃烧重心前移，燃烧持续期减小，放热率峰值增加，当到达某一特定的SOI值之后，燃烧重心后移，燃烧持续期增加，放热率峰值减小。当SOI在-25°~-15°范围内时，iEGR率32%工况下的燃烧相位迟于iEGR率25%工况，而当SOI为-30°和-40°时iEGR率为32%下的燃烧相位较早。火焰的形态与DME的自燃区域有关。随着SOI提前，初始自燃点逐渐远离喷嘴侧，自燃区域更为分散。在不同工况下，随着瞬时放热率增加，火焰的相对光强增加，用相对光强变化趋势可以表征瞬时放热率的变化。

基于一台单缸可视化汽油机研究了缸内的爆震现象。通过调节发动机运行参数及运用高速摄影技术，在更大的观测视角内拍摄了缸内不同强度爆震的火焰发展过程。试验所记录的图像信息结合缸内压力数据，为爆震形成的原因及强烈爆震中大幅度压力震荡波的产生提供了分析依据。研究发现：末端气体自燃引起的轻微爆震与强烈爆震的压力震荡和火焰图像明显不同；爆震自燃点的发展模式影响了缸内压力波的震动幅度，诱发强烈爆震的自燃点接近缸壁区域，但并非壁面点火。自燃点可形成自燃反应锋面的扩散，其传播路径受到主火焰与缸壁的限制。