设计3 种不同尺寸的锥度孔透明喷嘴，在尽可能抑制壁面空化的情况下研究了喷油压力、喷嘴孔尺寸及针阀升程对喷嘴内线空化的出现规律、强度及瞬态特性的影响，进而对喷雾的影响．结果表明：在喷嘴低针阀升程时会存在起源于针阀锥面处的线空化，可轻易延伸至喷孔出口，形态粗壮，引致非常大的喷雾锥角，而随针阀的抬起，这类线空化消失，代之以孔与孔之间的线空化，空化形态较细，对喷雾锥角影响相对很小，这为柴油机启喷阶段和喷油末期喷雾锥角的骤增与波动提供了一种合理解释；喷雾锥角的波动与线空化发展程度及其延伸至喷孔出口处的空化厚度间存在强烈的依存关系；线空化对喷雾的影响存在迟滞现象，这与空化泡喷出喷孔后破裂及流体运动惯性有关．

在定容燃烧弹内模拟柴油机上止点工作环境，进行喷雾燃烧试验．在环境氧体积分数为15%和21%时，用热泳探针在喷雾火焰不同轴向位置进行碳烟采样，用高分辨透射电镜(HRTEM)对样本进行观测和分析，研究不同环境氧体积分数对柴油碳烟颗粒形貌与纳观结构的影响．结果表明：环境氧体积分数从21%降低到15%，碳烟基元颗粒的氧化过程受到抑制，基元颗粒平均直径和团聚物回转半径增大，微晶碳层片段长度减小，扭曲度增加，基元颗粒石墨化程度降低；在同一氧体积分数下，随着采样位置远离喷孔，基元颗粒直径和团聚物回转半径减小，微晶碳层片段长度增加，扭曲度降低，基元颗粒石墨化程度增加．

基于可视化单通道试验台架，采用固体颗粒发生器产生来流颗粒使颗粒均匀沉积到柴油机颗粒捕集器(DPF)过滤壁面上，使用激光位移传感器在线测量过滤壁面上颗粒层厚度和电镜离线观测颗粒层形貌与结构，对碳黑颗粒特性和灰沉积量在DPF 过滤壁面上的沉积过程开展研究．结果表明：针对颗粒层厚度曲线，沉积过程可分为深床期、长树期、搭桥期及颗粒层期；而针对过滤压降曲线分为深床期、过渡期和颗粒层期．随壁面过滤速度增大，过滤压降增大，颗粒层厚度增大，形成的颗粒层越致密，且厚度曲线进入颗粒层期的厚度从15 μm 增加至约30 μm. 在固定的壁面过滤速度工况下，由于碳黑颗粒特性存在差异，颗粒自身团聚程度越高(SB4A＞FW200＞PU)，对应的最终过滤压降和堆积密度越大．在有灰沉积的工况下，随着灰沉积量从0 g/L 增加至6 g/L，沉积碳黑颗粒时，DPF的初始压降增大，但最终过滤压降和碳黑颗粒层的堆积密度呈先减小后增大的趋势，尤其在灰沉积量为2 g/L 时同时达到最低．

基于矩方法算法和预混火焰程序，实现一维预混火焰中汽油替代燃料燃烧生成碳烟的详细数值模拟．其中气相详细模型为包含多环芳烃(PAHs)生成机理的多组分汽油替代燃料反应动力学模型，详细碳烟颗粒相模型包含成核、凝并、PAHs 表面沉积、表面生长和表面氧化过程．结果表明：燃烧过程中苯(C6H6)分子摩尔分数是影响PAHs生成的直接原因，决定了汽油替代燃料生成PAHs 摩尔分数的大小；芘(C16H10)分子摩尔分数直接影响碳烟的生成过程，决定汽油替代燃料碳烟排放水平；可依据汽油替代燃料的组成评价燃烧生成PAHs 和碳烟的水平，汽油替代燃料中甲苯/二异丁烯总含量越高，其生成PAHs和碳烟量越大，反之亦然．

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。