基于定容燃烧弹系统，分别采用米氏散射法、自发火焰发光法、OH化学荧光法研究了两次喷射策略下喷雾和燃烧特性及预喷射对主喷射的影响。研究分析发现：相比单次喷射，两次喷射在预喷射作用下，主喷射着火位置更加靠近喷嘴且着火延迟期与火焰浮起长度变短；随着预喷射与主喷射时间间隔增加，主喷射喷雾锥角减小，着火延迟期增加，但着火位置无明显差异；间隔时间为0.9ms时火焰最暗，间隔时间为1.2ms时火焰最亮。

采用缸内远后喷技术进行柴油机颗粒过滤器（diesel particulate filter，DPF）再生。通过配制不同质量比的柴油和机油，分析机油黏度和闪点的变化趋势。采用特定循环进行机油老化验证和机油稀释试验，利用热重分析仪研究柴油和机油的挥发特性，并在机油黏度下限进行极限拉缸和高温拉缸试验。试验结果表明：随着燃油稀释率的增加，机油黏度和闪点呈下降趋势，且黏度到达下限值时，燃油稀释率为7%左右。远后喷不会引起柴油的不完全燃烧，也不会导致机油中烟矣（soot）的增加。随着再生次数的增加，机油黏度下降较快，至再生50次后，黏度未达到下限值。热重曲线可以看出柴油和机油的挥发温度差别较大，含7%柴油的机油在120℃会有少量挥发。最小间隙拉缸和高温拉缸试验完成后拆检缸套、活塞环、活塞等主要摩擦副，未出现异常磨损，发动机出现拉缸的风险较小。

研究中首先采用RANS和LES两种湍流模型对汽油、柴油及汽柴油掺混燃料的喷雾进行了气液相贯穿距的标定。基于标定好的喷雾模型，采用RANS与LES对3种燃料在发动机中的燃烧过程开展了数值模拟研究。通过对比RANS与LES对部分预混燃烧数值模拟的差异，揭示了两种湍流模型对缸内流动、燃料输运及燃烧过程的影响机理。结果表明，RANS与LES都能够对柴油及掺混燃料的燃烧过程实现较好的预测，其中LES对汽油部分预混燃烧中滞燃期及放热规律的预测与试验更为接近。同时，LES对3种燃料NOx排放的计算结果都与试验更加接近，这与燃料在缸内放热的位置密切相关。

采用计算效率较高的经验传热系数计算活塞温度场，并根据活塞温度实测数据自动标定模型的边界条件。计算过程采用有限元软件和优化软件耦合的方法，包括建立活塞温度场分析有限元模型、计算误差优化模型、数据交换方法，研究并分析了采用不同的优化算法的标定效果。结果表明这种方法可以显著改善计算精度，可用于其他换热部件的计算，提高温度场计算的精度和效率，具有较高的理论意义和工程应用价值。

针对一台配备有电辅助涡轮增压器（electrically assisted turbocharger，eTurbo）的6.7L柴油机，建立并试验校准了其GT-SUITE/Simulink联合仿真平台。通过调节eTurbo的电功率，在保持发动机动力性不变的前提下，改变发动机的运行状态，以获得发动机系统的电能平衡和最大热效率。基于该平台，首先在稳态工况下，研究了eTurbo的电功率与发动机热效率之间的相互影响关系，并在全工况内量化评估了发动机等效热效率的改善潜力。其次开展了US06城市工况及FTP-75市郊驾驶循环工况下的仿真分析，循环平均结果显示：随电辅助能量的增加，发动机热效率提高但回收的电能不断减小；在FTP-75循环下，要实现发动机节油就必须使用额外的发电手段，比如回收整车刹车能量；与FTP-75循环相比，US06循环发动机负荷更高，故可回收更多的电能，电能可以实现自平衡。

簧片组的刚度与强度对板簧扭振减振器的减振效果与工作可靠性起决定性作用。基于Bernoulli-Euler梁模型，推导了柴油机板簧扭振减振器的扭转刚度和弯曲应力计算公式，编制了相关计算程序和计算工具，为减振器的设计和使用提供了计算工具。给出了扭转刚度的有限元分析方案和步骤，并检验了力学模型和计算公式的准确性。研究了铜垫片尺寸、簧片的厚度等参数对刚度、强度的影响规律，以指导扭振减振器的设计。

采用数值模拟的方法，研究了天然气缸内直喷自由射流、撞壁射流以及涡旋结构在直口、缩口和敞口3 种燃烧室形状中的形成过程，并在此基础上设计了适用天然气缸内直喷混合气形成的新型燃烧室．结果表明：采用较小的喷射夹角可以改善射流撞壁过程，提高混合气形成质量；喷射夹角为80° 时，缩口燃烧室中，附壁射流脱壁后涡旋结构中燃料不易扩散，天然气混合速度较低，直口燃烧室和敞口燃烧室天然气混合速度接近．3 种燃烧室形状中天然气射流混合过程会经历3 个重要转折点：自由射流撞壁、附壁射流脱壁以及涡旋结构生长和扭曲阶段，其中在涡旋结构生长和扭曲阶段气体燃料与空气快速混合．最后，根据天然气射流在缸内混合过程设计出脱壁型燃烧室(SACC)，大大增加形成可燃混合气的燃料比例，并能提高混合气的均匀度．

对一台高压共轨增压中冷压燃式发动机燃用煤基F-T 合成柴油(CTL)及其与碳酸二甲酯(DMC)的混合燃料进行了燃烧和排放特性试验，揭示了燃料特性和排气再循环对燃烧过程、NOx 及微粒排放的影响规律．结果表明：发动机燃用CTL 时的有效热效率升高，燃烧过程中滞燃期较短，预混合燃烧量减少，压力升高率明显降低，有利于改善柴油机工作的平顺性．与国V 石化柴油相比，燃用CTL燃料时消光烟度、核态微粒、超细微粒及总微粒数量浓度明显降低，积聚态微粒数量浓度略有增加，有利于同时降低微粒质量和数量排放．引入排气再循环(EGR)可以进一步降低CTL 燃料的NOx排放，在EGR 率达到30%时，NOx排放降低近75%．在CTL 中添加含氧燃料DMC，有利于抑制EGR 导致的烟度增加，与国V 柴油相比，在EGR 率为30%条件下，D15 燃料消光烟度和微粒总数量的降幅分别为69.1%和53.9%．燃用CTL/DMC 混合燃料同时引入EGR 可以同时降低NOx、消光烟度、微粒质量和数量排 放，有利于缓解柴油机NOx和PM之间的矛盾关系．

在一台高压共轨增压中冷重载柴油机上，利用Horiba MEXA-7100DEGR 及MEXA-6000FT 等进行柴油/甲醇组合燃烧发动机各替代率下不同预喷油量对排放影响的试验．结果表明：无论是纯柴油模式还是柴油/甲醇双燃料模式，随着预喷油量的增加，发动机缸内峰值压力均明显上升．随着预喷油量的增加，HC、CO、CO2、N2O、甲酸和甲醛等常规及非常规排放物呈现逐渐降低的趋势，而NOx排放则逐渐增加；未燃甲醇、1，3-丁二烯排放则是在30%替代率下逐渐降低，50%替代率时有所升高；各替代率下苯和甲苯的排放随预喷油量的变化规律性不强．

在一台改造的单缸柴油机上，采用气道喷射结合缸内直喷构建不同程度的混合气浓度分层，分别燃用低辛烷值PRF30 和高辛烷值PRF70 两种基础燃料，调节预混合率Rp，即气道喷油量占循环总油量比例为0、30%、50%、70%和100%，在EGR 率为0 和45%、直喷时刻为-4°、-8°、-12°和-16°CA 下开展台架试验．结果表明：减小Rp或推迟缸内直喷时刻，高辛烷值PRF70 燃料着火时刻推迟，预混放热峰值均高于扩散燃烧放热峰值；低辛烷值PRF30 燃料在高预混率下，着火时刻受缸内直喷时刻的影响较小，Rp降至50%后，扩散燃烧占主导，其放热峰值高于预混放热峰值；减小Rp能够显著降低最大压力升高率，但造成NOx排放升高；引入EGR 可降低由浓度分层导致的较高NOx排放，同时增加指示热效率；避开中等预混合率(Rp＝50%)可实现更低的THC和CO排放．