为提高某3缸汽油机起动工况的快速起动性及满足峰值转速要求，基于最优拉丁超立方设计方法和椭球基神经网络（ellipsoid-based neural network model，EBFNN）模型建立起动油压阀值、起动喷油加浓因子、起动点火提前角偏移及起动平均指示压力偏移等起动控制参数与起动时间、起动峰值转速的关系，并用20组样本数据验证EBFNN模型的准确性；结合带精英策略的非支配排序的遗传算法（non-dominated sorting genetic algorithm II，NSGA-II）对起动时间和起动峰值转速进行优化。优化结果表明：起动时间缩短20.29%；起动峰值转速提高1.93%，大于目标息速300~500r/min。优化后全碳氢、CO、颗粒数排放增加量少于10%，NOx排放降低3.2%，油耗降低16.60%，能很好地满足开发要求。

通过一台缸内直喷增压汽油机，对燃用不同比例正丙醇/TRF 混合燃料的燃烧及排放特性进行了详细研究．结果表明：随着混合燃料中正丙醇比例增大，最大缸内压力及燃烧最高温度增大；火焰发展期和快速燃烧期均不断缩短．排放方面，随着正丙醇比例增大，CO、总碳氢(THC)、烷烃类物质、乙炔和芳香烃浓度降低，烯烃类和醛类物质在正丙醇比例为30%时最高．颗粒物几何平均直径和积聚态颗粒物比例随着正丙醇比例的增大而减小．发动机有效热效率随着混合燃料中正丙醇比例的增大而不断提高，中等负荷(0.6 MPa)时混合燃料PRTRF50 的有效热效率最高，为33.1%．

基于高压可视化定容燃烧弹试验台，利用高速摄影技术和激光粒度仪对柴油/PODE3-4 混合燃料喷雾特性进行研究，分析了燃料物性、喷射压力和喷孔直径对混合燃料宏观与微观特性的影响．结果表明：混合燃料的喷雾贯穿距离大于纯柴油，并呈现先增大后趋于稳定的趋势；在高喷射压力下，相比纯柴油，混合燃料的喷雾贯穿距离增幅较为明显，但平均喷雾锥角增长幅度较小；增大喷孔直径，混合燃料与纯柴油的喷雾锥角和喷雾贯穿距离都增大；喷射压力升高，混合燃料的索特平均直径(SMD)都下降，柴油下降幅度最小，Dv90 降幅较为明显，说明在喷射压力影响下，大液滴更容易破碎成小液滴；随着喷孔直径增大，混合燃料的SMD、Dv10、Dv50 和Dv90 都呈上升趋势，说明较大的喷孔直径不利于混合燃料喷雾特性的改善．

建立了高温高压环境下双组分单液滴的一维非稳态蒸发模型．该模型可描述气/液两相质量及能量平衡、液相传热传质和相变过程．使用所建立的液滴蒸发模型，以正二十四烷(C24H50)和正三十烷(C30H62)作为机油的表征组分，分析了双组分机油液滴蒸发过程中液滴温度和组分摩尔分数分布的变化趋势，并对比了相同环境条件下机油与异辛烷液滴的不同蒸发特性．在此基础上，研究了环境压力、环境温度和液滴初始半径对机油液滴寿命、液滴蒸发百分数、液滴温度和组分摩尔分数等的影响．结果表明：在高温高压环境下，机油液滴能够留存较长时间，形成缸内高温早燃源的可能性较大．

利用三维计算流体动力学(CFD)软件CONVERGE，通过数值模拟的方法，对燃油预混比例、汽油喷射时刻、柴油喷射时刻和柴油喷射量4 个参数进行优化，系统研究了缸内直喷汽油对高比例预混燃烧(HPCC)大负荷工况的影响．结果表明：汽油采用进气道结合缸内直喷的混合喷射策略可以增强缸内的混合气浓度分层；采用该喷油策略计算得到的平均指示有效压力(IMEP)和压力升高率分别为1.350MPa、0.520MPa/(°)CA，相比于基准工况的1.346MPa 和0.893MPa/(°)CA，在保证IMEP 不变的前提下，压力升高率和NOx排放分别降低了41%和46%，soot排放略有升高．采用汽油混合喷射结合柴油缸内直喷是控制压力升高率和拓展HPCC 运行负荷上限的有效措施之一.

基于AVL FIRE 软件建立柴油喷雾及碰壁仿真计算模型，以定容燃烧弹中喷雾碰壁试验得出的数据为基础对模型进行标定与校核，然后对不同壁面温度条件下的喷雾碰壁特性进行仿真计算，得出了不同壁面温度时燃油的气相、液相和附壁油膜质量随时间的变化规律．结果表明：喷雾碰壁之前，液相质量随时间的增加而增加，碰壁之后，液相质量随时间的增加而减少；壁面温度对空间液相质量的分布及其随时间的变化规律影响不大；随着壁面温度升高，喷油结束之前气相质量随时间增加的速率稍有增加，而喷油结束之后气相质量随时间增加的速率明显增加，附壁油膜达到最大质量的变化速率降低，达到最大质量后，附壁油膜随时间减小的速率增加．

利用Matlab/Simulink 软件，建立了压电驱动器非线性动力学模型，同时耦合其他机-液部分，建立了完整的压电喷油器电-机-液模型，并试验验证了模型的准确性．系统分析了驱动器预紧力、进/出油孔直径、旁通油孔直径、控制腔容积、控制活塞直径和针阀弹簧预紧力等参数对喷油特性和针阀响应特性的影响，并建立了结构参数灵敏度量化指标，对各部件结构参数进行灵敏度量化分析．结果表明：该喷油器特有的旁通油道可有效地减少针阀关闭延迟，下降时间缩短了0.2 ms，有利于喷油器快速断油；适当增大进/出油孔的孔径比可提高针阀开启速度、缩短针阀下降时间；在各结构参数的许可范围内，针阀控制活塞直径和进/出油孔直径在喷油器喷油量以及针阀响应过程的各个时期影响权重最大，旁通油孔直径和控制腔容积主要影响针阀的回位阶段，喷孔直径对针阀上升和下降过程影响较小，但更大程度上改变了循环喷油量．

通过一台高压定容燃烧弹，以甲烷(CH4)为燃料，研究了废气稀释和空气稀释对离子电流信号的影响．结果表明：废气稀释和空气稀释均会对离子电流信号和燃烧起到显著抑制作用，但废气稀释的抑制效果更为明显，且呈非线性．通过建立预混燃烧甲烷离子反应机理模型，对化学电离及热电离产物的形成过程及浓度进行了理论分析，结果表明：废气中的CO2 不会直接参与离子反应，但会通过降低反应物初始浓度和燃烧温度造成离子浓度降低，导致离子电流信号强度减弱．

为降低柴油机污染物排放，提出DOC＋SCR 直筒型催化器系统，利用计算流体动力学(CFD)建立DOC＋SCR 直筒型催化器的三维数值仿真模型，该模型包括尿素水溶液的蒸发和分解，但忽略催化剂表面的催化还原反应，基于简化模型提出一种NOx 转换效率的计算方法，根据试验结果对数值模型和NOx 转换效率计算方法进行验证．分析计算得到的催化器系统内部流场分布情况，提出多种结构优化方案，结果表明：优化后，特定工况下催化器系统压降由9.98kPa 减小至8.60kPa，催化器结构因素引起的压降由2.98kPa 降低至1.60kPa；SCR 入口截面还原剂NH3均匀性指数可提高到93.45%，在特定工况下NOx转换效率可达92.87%．

传统的柴油机噪声评价基于样机试验结果，以A 声级和辐射声功率为主要指标，未考虑人耳的听音特点．为解决以上问题，在柴油机的建模仿真阶段，利用响度模型进行噪声评价与优化，增加了声学预测的有效性，提高了柴油机振声设计的水平．通过有限元法和自动匹配层(AML)法，得到了某16 V 型船用柴油机的外声场声压分布和各部件的声功率贡献量．利用Moore 模型分析了主要声场点的响度特性，完成了对油底壳的结构改进．改进后柴油机在分析频域内的特征响度和声功率均明显降低，验证了响度评价和优化方法的可行性．