为评估某航空星形活塞发动机主连杆结构强度，建立曲柄连杆机构运动学和动力学分析模型，得到主连杆载荷特性。建立了考虑结构接触非线性因素的主连杆应力计算有限元模型，通过由模拟装置得到的实测应力数据对模型进行了标定，进而计算得到整个工作循环内的动态应力场。结果表明：副连杆引起的附加弯矩是影响主连杆杆身危险部位应力过高的主导因素。在此基础上，考虑结构表面工艺状态等因素的影响，基于临界平面法对主连杆多轴疲劳强度进行了校核。结果表明：该连杆杆身与大头过渡区域处疲劳安全系数较低，计算危险点与实际疲劳裂纹位置一致。

根据柴油机颗粒过滤器（DPF）堵塞与泄漏故障型式开展了排气阻力试验和发动机台架试验，获取了排气流量、排气温度、排气压差等主要故障特征参数数据。通过与传统压降模型进行对比分析，将正交最小二乘方法应用于DPF的故障诊断，形成基于正交最小二乘模型拟合的DPF故障诊断方法，并用试验采集到的主要故障特征参数数据对模型拟合方法进行了可行性验证。通过定义一个错误系数向量，分析了广义故障空间中不同故障型式DPF所形成的故障区域，为DPF故障诊断技术的发展提供了理论依据。通过错误系数向量能够判断出故障程度及堵塞、泄漏等故障型式，基于该结果可以进行DPF故障诊断。

基于试验测试与计算流体动力学（CFD）分析的方法，研究发动机环形冷却风扇的结构与参数对其气动性能的影响。首先对一款环形风扇和一款开口风扇进行了气动性能试验，对比分析了两者气动性能的差异。然后建立了与试验情况一致的环形风扇气动性能的计算模型，计算分析了试验的环形风扇的气动性能，并与试验结果进行了对比分析，对比结果验证了模型的正确性。使用建立的模型，分析了环形风扇的圆环结构及尺寸参数对其气动性能的变化规律的影响。分析结果表明：环形风扇的圆环采用圆角结构可提高风扇的静压效率；圆环的相对轴向尺于参数对环形风扇的气动性能有较大的影响，每款环形风扇都有一个叶片开口率使风扇的静压效率达到最佳；而圆环的相对径向尺寸参数对环形风扇的静压效率影响较小。

对比分析航空煤油和车用柴油理化特性基础上，在某型电控高压共轨型军用柴油机上开展了分别燃用航空煤油和柴油的外特性和负荷特性台架试验研究。研究结果表明：与燃用柴油相比，高压共轨柴油机燃用航空煤油，动力性能未出现明显的下降，外特性下功率和转矩平均下降了0.89%；有效燃油消耗率在外特性下平均下降了0.62%，发动机有害物CO排放平均减少了6.8%，HC排放平均增加了40.5%，NOx排放平均减少了3.8%，PM排放最多下降40%，平均下降了15.6%。在负荷特性下（发动机转速分别为1000、1400、1900r/min），有效燃油消耗率分别平均下降了1.56%、2.54%、2.24%。

在一台国V排放高压共轨柴油机上燃用20%生物柴油一柴油混合燃料，通过调节共轨压力、主喷定时、预喷定时、预喷油量、后喷定时、后喷油量6个喷油控制参数研究生物柴油发动机的多因素多目标优化方法。采用混合试验设计方法分别针对低、中、高转速下的低、中、高负荷9个工况点设计试验方案，并进行台架试验采集发动机性能及排放数据。根据试验结果用混合径向基函数神经网络模型（HybridRBF）拟合发动机各项性能指标数学模型，设计优化方程并利用组合优化算法求解以比油耗（BSFC）最小和氮氧化物（NOx）排放最小为目标的全局多目标最优解，弥补了传统发动机优化标定方法单因素逐一优化的局限性。优化结果使得所选取的9个工况点的BSFC平均降幅为1.31%，同时NOx排放平均降幅高达24.59%。

针对某增压柴油机，使用有限元法研究了内冷油道对活塞温度分布、应力分布和变形分布的影响。为保证边界条件的合理性，通过计算流体力学（CFD）软件模拟计算得到内冷油道的边界条件。采用硬度塞法实测活塞若干点的温度值，验证了模拟计算结果的合理性。有限元计算结果表明：在活塞上加开内冷油道可以使其顶部温度降低约43℃；合理的内冷油道位置可以有效降低局部的高温和应力，当活塞内冷油道位置轴向移动5mm时对活塞顶部温度影响最大，可使其温度变化幅度达10℃左右，最大应力值增加7~11MPa。内冷油道位置的改变主要影响各部分变形的大小，对其分布规律影响不大。

为了改善电控单体泵存在的各缸喷油量不一致的问题，设计开发了电磁阀控制单柱塞直列分配式喷油泵，通过电磁阀油量控制结构，实现喷油量和喷油正时角度自由调整；通过油量分配机构，实现了单柱塞向柴油机各缸喷射燃油的功能，解决了因为多个电磁阀、柱塞偶件及油量控制阀造成的每个缸喷油量不一致的问题。通过试验分析了阀杆行程、低压油腔的压力、转速、供油速率、电流及燃油温度对喷油泵喷油特性的影响，并通过某非道路498柴油机进行了排放测试，结果表明可满足国Ⅲ排放法规的要求。

为验证发动机使用再生润滑油的可行性，以某公交车柴油机用15W-40润滑油为研究对象，开展了再生润滑油理化指标、摩擦学性能和发动机摩擦功试验。结果表明：再生润滑油的理化指标与原润滑油处于同一水平，满足GB11122-2006中黏度等级15W-40柴油机润滑油的黏温性能、抗氧化性能等要求。与原15W-40润滑油相比，再生15W-40润滑油的磨斑直径相对较大，钢球磨斑形貌表面的犁沟相对较长、较深，划痕相对较宽，极压润滑性能相对较差。热机倒拖时，发动机使用两种润滑油的摩擦功相当；冷机倒拖时，再生15W-40润滑油的摩擦功略有降低。

研究了低速低负荷工况下可变几何截面增压器开度、进气门晚关机构和后喷技术对提升选择性催化还原后处理器温度的作用，并从温度提升幅度、发动机油耗率和排放等方面对各技术进行了分析比较。试验结果表明，采用后喷技术、增大VGT开度和利用进气门晚关可以有效提高SCR后处理器温度。但相比于后喷技术，增大VGT开度和运用进气门晚关技术造成的油耗损失较小。试验对后喷策略和VGT-RIVCA策略进行了全球统一瞬态试验循环（world harmonized transient cycle，WHTC）冷起动对比试验。试验结果显示，在使SCR后处理器的起燃时间缩减至循环第600s附近时，后喷策略造成的油耗损失为3.5%，而VGT-RIVCA策略造成的油耗损失仅为1.1%。在验证了VGT控制策略的优越性后，通过设定不同VGT开度的对比试验，最终得到了一套优化的 VGT-RIVCA控制策略，运用该策略可以使SCR后处理器的起燃时间由1300s缩减至540s，NOx排放量由1.78g/（kW·h）降低至0.929g/（kW·h），同时发动机油耗仅有1.4%的恶化。

在一台电控高压共轨重型柴油机上，基于高压冷却废气再循环（EGR），对比研究了带废气放气阀式单级固定涡轮截面增压器（WGT）、单级可变涡轮截面增压器（VGT）、二级固定涡轮截面增压器（WGT-FGT和二级可变涡轮截面增压器（VGT-FGT）四种增压方式对柴油机性能与排放的影响。结果表明：可变截面相对固定截面增压系统（VGT相对WGT，VGT-FGT相对WGT-FGT），能显著提高涡前与进气压差，实现更高EGR率和更低的NOx排放，同时能够提高进气充量，从而改善燃烧过程。随着NOx，比排放的降低，四种增压方式的油耗都呈现上升趋势，并且VGT-FGT、VGT、WGT-FGT和WGT的燃油消耗率依次升高。当NOx原始排放控制在5.0g/（kW·h）左右，采用WGT-FGT时燃油消耗率相对WGT获得一定改善（与VGT和VGT-FGT相当），碳烟排放与VGT-FGT接近，明显优于WGT。随NOx排放降低，可变截面增压系统相对固定截面增压系统逐渐表现出优势：当NOx，原始排放控制在3.5g/（kW·h）左右，VGT可以获得与VGT-FGT接近的燃油经济性和碳烟排放。