为了使柴油与甲醇互溶，提高燃料氧含量以控制碳烟排放，以正戊醇作为助溶剂，形成柴油/正戊醇/甲醇三元微乳化燃料，对三元燃料在不同温度下的互溶性进行了研究。在一台电控高压共轨柴油机上测试了1400r/min转速下柴油/正戊醇/甲醇三元微乳化燃料的燃烧压力和排放特性；计算了瞬时燃烧放热率与燃烧温度，并与柴油进行对比。研究结果表明：甲醇能够以一定比例与柴油/正戊醇互溶，且互溶比例随温度升高而增大。与纯柴油相比，随氧含量的增加，混合燃料的滞燃期延长，燃烧持续期缩短，峰值燃烧温度升高；在中低负荷，峰值燃烧放热率上升；在高负荷，三元微乳化燃料的峰值燃烧放热率下降，但其扩散燃烧强度增加；混合燃料的有效燃油消耗率增加，但是其热值逐渐降低，有效热效率上升；3种含氧燃料的CO排放在低负荷时增加，高负荷时降低；HC及NOx排放升高，NO2在NOx中的比例下降；碳烟排放明显减少。

通过对传统车用柴油机排放评价方法和非工况排放评价方法分析，提出了一种柴油机非工况循环排放评价方法。该方法通过对试验用柴油机选择性催化还原器（SCR）进行台架试验，将制取所得的催化后功基排放强度脉谱作为前馈，结合车辆运行中实时工况点分布，进行道路车辆实时运行工况排放数据的计算，实现可不依赖于移动式排放测试设备（PEMS）的道路车辆实际排放量实时估算。详细介绍了台架试验制取氮氧化物（NOx）功基排放强度前馈脉谱的全过程，并以区域达标法（NTE）为例对实车进行了道路NOx排放预测，验证本方法的可行性及在车辆实际排放控制和监测中的优势。同时识别出了现有NTE法或功基窗口法并不覆盖车辆实际运行的高排放区域，为相关部门对车辆的实时排放情况监管提供一种新的技术选择。

通过建立GT-Power仿真模型，分析了不同进、排气口高度及宽度对对置活塞二冲程（OP2S）柴油机动力性和换气性能的影响规律。采用多目标优化方法，在不同转速下优化了OP2S柴油机的平均指示压力、扫气效率和捕获率，并综合评价了OP2S柴油机的动力性和换气性能。研究表明，最优进、排气口高度随着转速的增加而增大，并且与固定气口高度相比，采用可变气口高度可使平均指示压力明显提高，说明在OP2S柴油机中采用可变气口高度技术实现可变配气相位对性能的提高具有重要意义。

针对用发动机稳态万有特性计算整车循环工况性能所存在的不足，选用一款汽油机摩托车进行研究和验证。通过运用整车循环工况的试验数据，在发动机动态台架上模拟循环工况测定了发动机的瞬态特性。根据对发动机瞬态特性分析对原机进行了相应改进，使发动机瞬态时混合气形成和燃烧过程得到了改善，加快了发动机瞬态响应频率。最终试验测试结果显示，在发动机稳态特性变化很小的情况下，瞬态特性改进后不仅使整车变工况时动力性略有提升，而且明显降低了整车循环工况百公里油耗。

为认识内/外交又孔喷嘴的内部空穴流动和近场喷雾特性，采用常规圆孔、外交又孔和内交又孔三种孔型的喷嘴在不同喷射压力、子喷孔交又角度及出口中心距下进行了比例放大的喷嘴内部流动与喷雾近场可视化试验。试验结果表明：不同于圆形喷孔的近轴对称射流，内/外交又孔喷嘴由于燃油的内/外部碰撞冲击作用，射流主要在与两个子喷孔中心线所处平面正交的平面（扩散面）上径向扩散，形成扇形射流。外交又孔喷嘴喷雾扩散最为显著，其在扩散面上的液滴分散到喷嘴以下180°范围内，内交又孔喷嘴扩散次之，两者扩散效果均远强于常规圆孔。此外，随喷射压力的提高，常规圆孔喷嘴在0.30MPa左右产生空穴，并迅速发展为水力柱塞流状态；外交又孔喷嘴也在0.30MPa左右产生空穴，并逐渐发展至喷孔出口附近，但至1.0MPa也未出现水力柱塞流状态；内交又孔喷嘴内始终无空穴产生。

在一台改造的单缸柴油机上进行了预主喷两次喷射策略对正丁醇部分预混燃烧影响的试验研究。研究结果表明：正丁醇燃料实现部分预混燃烧相对汽油燃料对喷射时刻较敏感，最大压力升高率高，稳定运行范围窄，但未燃碳氢、氮氧化物和碳烟排放较低；预主喷两次喷射能有效降低正丁醇部分预混燃烧最大压力升高率，随着预主喷间隔的增大，最大压力升高率先快速降低后上升，预喷射比例越大，获得最低压力升高率对应的预主喷间隔越大；通过优化预主喷两次喷射策略，能显著改善正丁醇部分预混燃烧可控性差、最大压力升高率高的问题，从而有利于实现更大工况范围内的高效燃烧。

用AVL FIRE软件建立了柴油机喷雾燃烧过程研究的计算模型，根据模型分析了燃烧室关键特征对经济性和排放的影响，并设计了燃烧室优化方案。研究发现，在A100工况，优化方案改善了油气混合状况，提高了空气利用率，并加速了燃烧后期速度，使得经济性得到提高，同时NOx排放也有所增加；而在部分负荷A25工况，优化方案降低了燃烧室碗底的流动速度，减少了壁面传热损失，经济性得到提高，同时NOx排放也有所降低。发动机台架试验结果表明，相对于原始方案，优化方案的外特性油耗平均降低了约2.0g/（kW·h）；ESC循环加权油耗降低了2.2g/（kW·h），且加权NOx比排放相当。

为实现瞬态空燃比有效控制，提出基于逆模型前馈控制附加无模型自适应反馈控制的复合控制策略。利用最小二乘支持向量机（LS-SVM）建立空燃比系统逆模型，对瞬态空燃比模型中的进气量进行动态前馈补偿，并结合无模型自适应（MFAC）通过修正喷油量对空燃比进行反馈控制，对系统扰动、误差等实现修正。利用瞬态工况试验数据进行仿真，并与台架试验实际数据进行了对比。结果表明，LS-SVM逆模能高精度地逼近空燃比瞬态过程，结合MFAC反馈控制提高了系统的鲁棒性和抗干扰能力。因此该复合控制策略可行，可用于发动机瞬态工况空燃比的精确控制。

针对某款单缸大排量摩托车发动机，在Matlab/Simulink中建立带油膜补偿器的基于BP神经网络进气量预估模型，对上述组成的空燃比控制模型进行了仿真研究。结果表明，基于BP神经网络的进气量预估控制模型能将超调量控制在10%以内，并能够在1.4s内将混合气恢复至当量比，避免了传统PID控制可能出现的震荡情况，表明基于进气预估的空燃比控制效果良好；加入油膜补偿后，其空燃比超调量不超过5%，能够在1.2s内将混合气恢复至当量比，说明加入油膜补偿前馈控制能够有效降低燃油传输动态特性带来的影响，提高控制精度。

为了改善柴油机瞬变高负荷工况下缸内燃烧恶化和烟度骤升的问题，以8.6L车用重型柴油机为对象，开展了燃油后喷策略对瞬变工况性能的影响研究。试验研究了在柴油机瞬变过程的高负荷工况段加入后喷时不同后喷参数对瞬变工况性能的影响，并利用模拟手段分析了后喷对缸内燃烧状况、缸内气体的流动和碳烟排放的影响和作用机理。为了更好地说明缸内气体混合情况，引入氧气驱动能量这一概念。研究结果表明：在主喷燃烧阶段，氧气驱动能量对混合气的形成起主导作用；随着后喷油量增多，缸内气体扰动增加，缸内稀混合气比例增加，放热率第二峰值和第三峰值均提高且相位前移；后喷油量对NOx排放影响较小。综合考虑指示热效率和碳烟排放，对于瞬变过程90%负荷工况，主后喷间隔为4°曲轴转角且后喷量25%时排放效果整体最佳。