为探究气道及燃烧室形状对汽油机缸内流场的影响，以某1.4L多点进气道喷射（MPI）汽油机为研究对象，利用AVL-FIRE软件对原机进气道形状进行稳态数值模拟计算，并对原汽油机在2800r/min最低比油耗工况点进气及燃烧过程进行瞬态数值模拟计算。基于计算结果对进气道及燃烧室形状进行优化设计，提出4种计算方案，对优化前后各计算方案的缸内速度场、湍动能场、火焰前锋面密度和瞬时放热率进行对比分析。结果显示：改进气道的滚流比明显高于原机气道；结合改进气道，进气侧凸起活塞能够更好地维持滚流；在点火时刻，改进气道结合进气侧凸起活塞这一计算方案的缸内湍流分布及湍动能优于改进气道结合大曲率凹抗活塞、原机气道结合原机活塞（压缩比12）与原机计算方案，点火后火焰传播速度最大，燃烧速度最快。优化进气道及燃烧室形状能够加强缸内气流运动，提高点火时刻缸内端流强度，加速火焰传播，改善燃烧过程。

在一台安装有进气道喷射甲烷和缸内直喷二甲醚（DME）的单缸光学发动机上，研究了DME喷射时刻对甲烷空气稀混合气压缩着火燃烧过程和火焰发展过程的影响。结果表明：在直喷DME下，气缸内的燃烧放热过程主要受到DME直喷时刻的控制。在-60°~-40°喷射DME时，放热率曲线呈单峰，在-30°~-15°喷射DME时，放热率曲线呈两阶段放热特征。气缸内的燃烧呈现自燃十火焰传播的特征。此外，DME喷射时刻还影响着火点的位置。随着DME喷射时刻的推迟，着火区域分布更加集中。与火花点燃甲烷燃烧相比，在压缩着火方式下，直喷DME能大幅提高甲烷/空气混合气燃烧初期的火焰传播速度，使燃烧放热过程加快。

针对船用柴油机工作不均匀及循环波动对柴油机性能和振动噪声的负面影响问题,以6L16/24-CR型船用中速柴油机为对象,使用软件在环仿真技术对缸压闭环控制策略进行仿真分析。建立能模拟各缸不均匀性和循环波动的柴油机实时模型,从气缸压力中选取能指示柴油机各缸燃烧状态的反馈变量,根据反馈变量和控制变量之间的动态关系开发缸压闭环控制策略,建立由柴油机实时模型、气缸压力反馈变量、控制策略和喷油控制变量构成的软件在环仿真平台,在该软件在环仿真平台上对缸压闭环控制策略进行闭环仿真。结果表明,开发的缸压闭环控制策略能满足船用柴油机的控制要求,在仿真环境下能改善约99%的各缸不均匀。

在柴油喷雾蒸发混合过程仿真中,基于Box-Behnken design(BBD)方法对KH-RT模型参数进行数值试验研究。采用高速阴影法对定容弹内环境温度900K、密度15kg/m3、喷射压力120MPa条件下柴油喷雾蒸发混合过程进行记录。将喷束气液两相贯穿距的仿真计算结果与试验数据对比。根据相对误差,采用响应曲面法分析Kelvin-Helmholtz & Rayleigh-Taylor(KH-RT)模型的各参数在柴油喷雾蒸发混合发展中的影响。结果表明破碎时间常数是主要影响因素。进一步得出优化的模型参数组合,经验证明其具有良好的预测性。

为解决传统机械推进系统在低速机动航行阶段出现油耗率高及环境污染严重等问 题,结合柴油机驱动与电机驱动各自的优点,运用Matlab/Simulink分别建立四象限船-机-桨运动模型及柴油机、电机动力系统的动态仿真模型,对比分析低负荷机动航行工况下纯柴油机驱动船舶速度响应与电机驱动船舶速度响应及油耗量与耗电量情况。研究结果表明,低速机动航行起动工况下电动机驱动(power take in,PTI)模式具有经济、节能环保和动力性良好的优势,该研究为船舶混合动力系统的研究提供了理论支撑及指导。

设计了以内燃机尾气余热为热源驱动的有机朗肯蒸气压缩制冷循环系统。根据热力学定律，建立了循环系统的数学模型，提出了尾气换热夹点确定方法。以Matlab和Refprop软件为工具，研究了有机朗肯循环（organic Rankine cycle，ORC）各换热器负荷、做功量、热效率分别随蒸发压力、冷凝温度的变化关系，并确定了最优工质。研究了蒸汽压缩制冷循环（vapor compression refrigeration，VCR）各换热器负荷、制冷系数分别随蒸发温度、冷凝温度的变化关系。由于压缩比的限制，确定了多种制冷工质在不同冷凝温度下的最低蒸发温度，结合相关标准中所规定的各型冷藏车蒸发温度的范围，确定了各型冷藏车的可选制冷剂。研究了与可选工质对应的制冷系数随蒸发温度的变化关系，从而确定最优工质。计算了各型冷藏车在采用最优制冷剂时，在最严苛工况下的制冷量、制冷系数及综合系数。

针对防爆柴油机排气降温系统加装废气水洗箱装置极大增加发动机排气系统阻力的问题，自行设计和搭建了排气喷雾降温系统，并对降温效果的影响因素如喷雾流量、雾滴粒径、喷射方式、两级喷雾比例等在1500r/min、700N·m工况点进行了试验研究。结果表明：雾滴粒径越小越有利于雾滴在高温排气中的蒸发；采用逆流喷射方式和适当增加第二级喷雾流量比例增加了喷雾降温效果；系统中加入换热管增加了循环冷却水对排气的降温，减少了喷雾的用水量。在1500r/min、700N·m工况下采用带有换热管的喷雾降温系统可以把排气温度降低到67℃，满足防爆要求。

针对失火故障中存在的高速轻载诊断困难，失火程度无法判别的问题，通过对比分析正常状态与失火情况下瞬时转速的特征，发现缩短段角加速度段长度，能够有效提升特征对失火故障的敏感度，同时，用神经网络方法代替阈值规则，能够很好地利用各缸特征值间的联系诊断失火。基于此，提出一种改进段角加速度和神经网络相结合的失火故障诊断方法。该方法能够实现对全转速范围单缸完全失火的诊断，且利用二级诊断的方式可以对失火程度进行有效判别，在高速轻载工况依旧具有很好的准确率。同时，提出的方法在学习阶段所需数据量小，适用于发动机失火故障的在线诊断。

在一台单缸柴油机上研究了喷油参数（预主喷间隔角、预喷比例、主喷时刻和喷油压力等）对汽油压燃（gasoline compression ignition，GCT）颗粒物排放特性的影响。研究结果表明：喷油策略对缸内油气混合及进一步对燃烧过程的影响是其影响颗粒物排放特性的主要因素。在设定的研究工况下，随预主喷间隔角增大，积聚态颗粒数量浓度下降，但核态颗粒数量浓度基本不变，颗粒物中的核态和超细颗粒比例明显升高；增大预喷比例，核态颗粒和积聚态颗粒数量浓度均大幅降低，颗粒物中的核态和超细颗粒比例变化较小；主喷时刻提前，颗粒物数量浓度下降，平均粒径减小，数量浓度峰值向小粒径方向偏移；提高喷油压力可有效降低积聚态颗粒数量浓度，缩小缸内生成颗粒物的粒径范围，但对核态颗粒的数量浓度影响较小。

配制辛烷值相同而敏感性不同的高辛烷值燃料，在一台改造的单缸试验发动机上进行了燃料敏感性对部分预混燃烧的燃烧和排放特性影响的研究。采用的不同敏感性的燃料为配制的甲苯参比燃料和市售92#汽油。研究结果表明：燃料敏感性越高，滞燃期越长，油气混合越充分，预混燃烧比例越大，NOx排放越高。燃烧重心（CA50）随着敏感性的增高先推迟后提前，敏感性为2的燃料CA50最迟。燃料敏感性越低，压升率越低，而市售92#汽油挥发性较强，预混比例较大，最大压升率最高；敏感性为2的燃料在上止点附近放热较多，指示热效率较高；汽油及敏感性为5和8的燃料的碳烟排放比其他燃料低。