利用单孔喷嘴高压共轨喷油器，以喷油器油量标定数据及控制参数为基础，在定容燃烧弹上，采用纹影和高速相机成像技术，在等喷油量变喷孔直径的前提下，测量了液相碰壁喷雾的半径（liquid-phase impingement spray radius，RL）、高度（liquid-phase impingement spray height，HL）、面积（liquid-phase impingement spray area，AL）和气相碰壁喷雾的半径（vapor-phase impingement spray radius，RV）、高度（vapor-phase impingement spray height，HV）、面积（vapor-phase impingement spray area，AV）参数的变化规律，对比了喷油结束时刻及喷油结束之后的碰壁喷雾特性。结果表明：在定油量条件下，喷雾喷油结束之前的增长速率高于喷油结束之后。喷孔直径越大，喷雾扩散速率越大，喷油持续期越短，但喷油结束之后Rv的扩散速率与孔径关系不大。喷油结束时刻，随着喷孔直径的增加，RL、RV、HV、AV、纯气相面积（pure vapor-phase impingement spray area，Apv）不断降低，HL、AL不断增加。除此之外，RV与RL相近，而HV远大于HL。

建立NH3在选择性催化还原（selective catalytic reduction，SCR）催化剂上的单活性位和双活性位吸附脱附反应动力学模型。通过粉末状SCR催化剂的NH3吸附脱附试验对模型参数进行辨识。试验结果表明：双活性位反应动力学模型能更好地描述NH3在SCR催化剂上的吸附脱附过程。在双活性位反应动力学模型的基础上，研究了温度和入口NH3浓度对SCR催化剂氨存储量的影响。仿真结果表明：温度越高，SCR催化剂氨存储量越少；入口NH3浓度越高，弱吸附位的氨存储量越高而强吸附位的氨存储量基本保持不变。

基于一台4 缸增压柴油机，研究了不同喷射参数分别在单次喷射预混合燃烧(PPC)和预喷模式PPC 下对发动机排放生成的影响，其中重点关注了颗粒物的排放特性．结果表明：单次喷射形成早期喷射PPC 后可以显著降低颗粒物的数量、质量以及几何平均直径(GMD)，但是当喷射正时过于提前，颗粒物数量又会上升到与常规模式相当．总体上，预喷可以显著地降低碳烟排放，但是当预喷正时提前到某一特定值时，如果继续提前预喷角，颗粒物质量、数量以及GMD 将基本不变．提高预喷燃油比例，形成更高比例的预混合燃烧，颗粒物数量和质量可以同时下降，颗粒物GMD 先增加后降低．单次喷射早喷PPC 模式下NOx排放较高，相比之下采用预喷的方式却可以在降低碳烟排放的同时很好地控制NOx排放．早喷PPC 模式下由于压缩阶段负功增加导致燃油消耗率急剧升高，而预喷模式下燃油消耗率随预喷正时的提前以及预喷燃油比的增加略有升高．

在一台增压4 缸直喷柴油机上开展了不同聚甲基二甲醚(PODE)掺混比例和喷油参数对柴油机燃烧和排放特性影响的试验．测试燃料包括纯柴油(PD0)、两种柴油/PODE 混合燃料分别为PD20(PODE 体积分数为20%)和PD30(PODE 体积分数为30%)．结果表明：随着喷油时刻的推迟，3 种燃料缸内压力峰值降低，放热率峰值增加，燃油消耗率增加，热效率下降，CO 和HC 排放增加，NOx 排放减小，颗粒物质量浓度降低，数量浓度先降低后升高；随喷油压力的增加，3 种燃料缸内压力和放热率峰值增加，CO 和HC 排放减小，NOx排放增加，颗粒物数浓度和质量浓度下降．喷油时刻推迟和喷油压力增加都会使PD0 的烟度排放明显减少，但对PD20 和PD30 的烟度排放影响比较小．随着PODE 比例增加，热效率提高，但燃油消耗率上升，CO、HC 和烟度排放下降，NOx排放小幅增加，颗粒物数浓度和质量浓度显著降低．

基于某款增压直喷汽油机分别采用燃油单次喷射策略和二次喷射策略，利用DMS500 颗粒分析仪对颗粒物数量浓度和粒径分布进行测试，研究不同工况下采用单次喷射和二次喷射策略后的发动机经济性和颗粒物排放的变化，选取二次喷射策略的适用工况．研究表明：当二次喷射策略运用于增压直喷发动机，二次喷射比例和二次喷射相位的合理优化能有效降低燃油消耗率和颗粒物排放；比较单次喷射和二次喷射策略，两种喷射策略颗粒物粒径分布均呈核态与积聚态的双峰分布，而在转速小于3 000 r/min、转矩大于105 N·m 的工况条件下，运用二次喷射策略后燃油消耗率和颗粒物数量浓度相对于单次喷射均有明显降低，其中核态颗粒物占比增大，颗粒物平均几何粒径减小；其他工况下采用单次喷射策略的发动机经济性和排放性能更佳．

基于一台点燃式发动机，对缸内直喷(DI)乙醇和进气道喷射(PFI)汽油的复合喷射方式进行了研究．与传统喷油模式相比，采用乙醇-汽油复合喷射能够提升发动机动力性．随直喷乙醇比例增加，缸内爆发压力升高；受乙醇燃烧速率和缸内冷却效果的综合影响，着火滞燃期和燃烧持续期先缩短后延长．最佳点火时刻下，单一汽油喷射(PFI和GDI)爆震频次超过10%，发动机发生轻微爆震，而复合喷射乙醇比例超过20%可消除爆震；随直喷乙醇比例增加，循环波动系数降低，当量燃油消耗率降低，指示热效率提高，复合喷射相对PFI 可提高发动机热效率3.8%；同时，能够有效降低NOx和HC 常规气体排放物．通过采用相对较高的缸内直喷乙醇比例，复合喷射能够提高发动机热效率及抑制爆震并降低常规气体排放物．

利用定容燃烧弹和高速纹影摄像系统，研究了不同压力和温度下的2-甲基四氢呋喃-空气混合气的球形扩张火焰．使用了非线性方法对试验数据进行处理，最终得到了初始压力为0.1～0.4 MPa、初始温度为373～453 K 及当量比为0.7～1.6 的无拉伸火焰传播速度、层流燃烧速度和马克斯坦长度等层流燃烧特性，并使用详细反应机理进行了化学动力学分析．2-甲基四氢呋喃的无拉伸火焰传播速率和层流燃烧速度都在当量比为1.1 左右达到峰值．随着初始温度的升高和初始压力的降低，无拉伸火焰传播速率和层流燃烧速度有大幅度的提升．使用反应动力学机理得到的计算值与试验值相吻合．在初始压力为0.4 MPa 的试验中观测到了火焰面的不稳定现象，大当量比时的马克斯坦长度很小，流体力学不稳定性也随压力上升而大幅度升高．通过化学动力学分析，小分子物质之间的反应对燃烧过程起到了主要影响．燃料消耗最多的路径是通过在2、5 号位脱氢，从而在氧化过程中产生了较高含量的乙烯、丙烯等中间产物．

通过对置活塞二冲程缸内直喷汽油机进行原理样机燃烧特性试验，研究了对置活塞运动相位差、扫气压力、点火正时和点火方式等对燃烧过程和整机性能的影响规律．对置活塞二冲程汽油机缸内放热规律试验结果与传统汽油机一致，可分为火焰发展期、快速燃烧期和燃烧后期．对置活塞运动相位差过小会导致缸内扫气效率较低、残余废气量较高，不利于燃烧过程的组织；同时，对置活塞相对运动速度过快会导致内止点过后气缸工作容积变化率较大，缸内压力和温度下降较快．对置活塞运动相位为15°CA 时，可有效改善扫气过程和燃烧组织．随着转速的升高，需要提高扫气压力，在提高扫气效率的同时增加混合气质量，提高燃烧速率．扫气压力为0.12MPa 时可兼顾中、高转速下缸内扫气过程和燃烧组织．对置活塞采用平顶结构时，需要配合双火花塞对置点火且点火提前角为20°CA，可保证中、高负荷具有最高的指示热效率．

脂肪链结构对初始碳烟颗粒的形成起着重要作用．为研究碳烟颗粒中脂肪链结构的形成过程，通过ReaxFF反应分子动力学的方法研究六苯并苯(C24H12)与气体小分子乙炔(C2H2)、乙烯(C2H4)在2 500 K 下生成脂肪链结构的过程，讨论了气体小分子对碳烟中脂肪链结构形成的影响．结果表明，火焰中生成脂肪链结构的方式主要有两种：一是多环芳香烃(PAH)边界上的苯环断裂成链；二是气体小分子(C2H2 和C2H4)在PAH 边界上的生长成链．并且C2H2的存在更有助于第二种脂肪链结构的形成．

柴油机喷油嘴内部空穴流动很大程度上影响燃油雾化，进而影响整机排放．在比例放大透明油嘴内部空穴流动可视化试验台上，通过高速摄影和长工作距离显微成像技术，研究了不同喷射压力、针阀升程和喷孔结构对空穴流动的影响．试验观察到两类空穴现象，一类是由几何结构诱导的膜状空穴，另一类是由涡流中心低压诱导的线空穴．研究表明：提高喷射压力、增大针阀升程有利于膜状空穴发展，渐缩形喷孔则会抑制膜状空穴发展．线空穴与流场中涡流密切相关，随着喷射压力的提高，线空穴强度范围会增加．膜状空穴与线空穴均能增大喷雾锥角．