宽馏分燃料在中、高负荷能够明显降低柴油机碳烟(soot)排放，保持较高的热效率，但在低负荷存在燃烧稳定性差的问题．硝酸异辛酯(EHN)能够有效提高燃料的着火性．笔者提出向宽馏分燃料中添加 EHN 的方式来改善其着火性，并对比了 3 种添加比例下燃料的燃烧和排放特性．结果表明：向含有 50%(体积分数)汽油的宽馏分燃料(GD50)中添加 EHN 能够提高燃料的十六烷值，缩短滞燃期，低负荷工况的循环变动率显著降低，燃烧稳定性得到改善．添加 EHN 后，GD50 燃料的总碳氢(THC)和 CO 排放显著降低，NOx 有所升高，在供油量为 11.4mg/cyc 和12.9mg/cyc 两个中等负荷工况下对碳烟排放的影响不大．添加 EHN 能够显著提高 GD50 燃料的指示热效率．

在一台高压共轨柴油机进气总管上加装汽油喷射系统，汽油采用进气道喷射形成预混合气，柴油采用缸内大角度预喷并引燃汽油．试验以降低 NOx 排放和消光烟度为主要目标，探究汽油/柴油双阶段燃烧模式的汽油喷射量、柴油预喷正时、柴油预喷量对低温阶段燃烧及排放特性的影响，并通过对燃烧、排放及经济性综合考量构建喷油参数优化策略．结果表明：引入汽油后的燃烧过程呈现两阶段放热，实现了柴油着火时刻可控；增加汽油喷射量可以有效强化缸内油气混合，使主放热率峰值升高，有助于燃烧完全；该燃烧模式的低温阶段避免了传统柴油机 NOx 和消光烟度出现的折中关系，消光烟度处于低水平范围，均低于 3%；适度提前柴油预喷正时或减少柴油预喷量能同时降低 NOx 排放和消光烟度，但 CO 和 HC 会出现一定程度恶化．

在转速为 1900r/min、平均指示压力为 0.8MPa 的工况下，通过一台单缸高压共轨柴油机进行了不同参数对汽油/柴油双燃料低温燃烧过程影响的试验，结果表明：在给定的试验工况及边界条件下，通过调整汽油和柴油的混合比例、EGR 率、柴油喷射压力及喷射正时，可以实现燃烧过程的控制和优化，发动机热效率显著提升，氮氧化物(NOx)和碳烟(soot)排放大幅降低．在汽油比例为 90%、EGR 率为 40%的条件下，发动机热效率随柴油喷射压力的升高有所改善，HC 排放呈降低趋势，soot 排放则一直保持极低水平，但 NOx 排放升高．在此基础上进一步对柴油喷射正时进行了试验，结果表明：柴油喷射正时对该工况下的低温燃烧过程有明显影响，若柴油喷射靠近上止点，其燃烧过程受柴油传统扩散燃烧影响；若喷射正时过于提前，其燃烧过程受预混燃烧控制．通过优化第二次柴油喷射正时，发动机指示热效率达到了 53.2%．

基于装配单孔喷嘴孔径为 0.18mm 的定容燃烧弹系统，采用脉冲 LED 二维消光法，以国Ⅴ的 0 号柴油为研究对象，对其在给定工况下喷雾燃烧火焰中形成的碳烟进行了定量测试，同时采用增强器电荷耦合相机同步测量了火焰浮起长度．试验过程中，保持定容燃烧弹内气体密度恒为 20kg/m3，研究了不同喷油压力、氧体积分数和环境温度对碳烟分布、初始形成时刻的影响，结果表明：采用的二维消光法对国Ⅴ柴油有较好的适用性；国Ⅴ柴油喷雾燃烧中碳烟的 KL 值、生成的初始时刻随着喷油压力升高而降低，随着氧体积分数升高而升高，随着环境温度的升高而升高．

在 BJ486EQ 汽油机上开发了一种全可变液压气门系统(FHVVS)，采用凸轮驱动和液压传动控制进气门开启和关闭，采用气门落座缓冲机构控制气门落座速度．建立 FHVVS 气门运动特性测试平台，采用激光位移传感器试验测量了 FHVVS 的气门升程．讨论了 FHVVS 的气门落座过程和特性，重点分析了两种气门落座缓冲机构的气门落座速度和反跳高度．结果表明：液压活塞侧面节流的气门落座缓冲机构显著降低了 FHVVS 的气门落座速度和反跳高度．与传统气门机构相比，FHVVS 实现了气门平稳落座，且 4 缸汽油机的各缸落座特性均匀一致．

基于自行开发的两阶段点火系统，采用准纳秒级伏安特性测试和发动机试验，研究了系统的放电特性、各阶段能量分配规律和在稀燃工况下的表现．结果表明：该系统放电过程主要由击穿阶段、高功率阶段和辉光阶段构成；高功率阶段可在持续时间约为 20µs 内释放 150～550mJ 能量，约占整体释放能量的 80%～90%，且受到气压变化的影响较小；击穿阶段持续时间约为 10ns，能量占比小于 1%，击穿能量随气压升高而增加；发动机对比测试显示两阶段点火可以使稀燃边界从过量空气系数φa＝1.36 提升至φa＝1.70；结合稀薄燃烧，与普通点火相比相对热效率可提升最高 10%．

运用 AVL-FIRE 软件建立柴油机微粒捕集器(DPF)三维模型，模拟柴油机微粒捕集器内部压降和微粒沉积特性. 针对 DPF 不同排气流量、进口温度、微粒沉积量及分布类型，对 DPF 压降特性进行模拟，并着重研究非对称孔结构(ACT)和灰分沉积量及分布形式对 DPF 压降和微粒沉积特性的影响. 结果表明：随着 DPF 排气流量、进口温度、微粒沉积量和灰分沉积量的增加，DPF 的压降增大，且 DPF 压降变化与进口温度呈非线性关系；沿 DPF 轴线方向，微粒沉积量呈先减小后增大趋势；“逐渐减少”型微粒分布形式压降损失较小，且再生速率较快. 灰分在壁面上的层状分布对 DPF 压降和微粒沉积影响较大；非对称孔结构有利于降低 DPF 压降和提高微粒沉积能力，从而延长 DPF 寿命．

在发动机曲轴箱内，机油液滴撞击固体表面后的飞溅现象对机油油雾的形成有重大影响．结合流体体积函数(VOF)和壁面润湿模型，运用局部网格瞬时加密技术，建立了机油液滴冲击润湿壁面的计算模型，并通过试验验证了模型的可靠性．结果表明：机油液滴的黏度、表面张力以及油膜厚度等因素均会对撞壁后的飞溅过程产生显著影响．黏度越大，飞溅产生的二次液滴就越少，但黏度对二次液滴群的索特平均直径(SMD)并没有显著影响；机油表面张力越大，产生的二次液滴就越少，且二次液滴群的 SMD 也会明显变大；壁面润湿的前提下，壁面油膜越厚，撞壁飞溅产生的二次液滴就越多，平均尺寸也越大．

船用天然气发动机起动过程预燃室过量空气系数受转速影响大．针对 ACD320 型船用中速天然气发动机台架试验出现的起动困难问题，通过计算分析获得发动机起动过程预燃室过量空气系数随主燃气喷射量、转速的变化规律．采用 AVL Fire 软件模拟发动机主燃室和预燃室在不同过量空气系数下的缸内燃烧和动力特性，并据此制定起动过程的控制策略，经发动机台架试验验证，证实了起动控制策略的有效性，从而为解决船用中速天然气发动机起动困难的技术问题提供参考．

针对柴油机热力系统多能域相互耦合的特点，提出了基于键合图理论的某型舰用四冲程柴油机建模与仿真方法，以规范化的形式统一分析了系统中存在的热功转换、热传递和质量迁移等多种能量作用．在 20-sim 仿真平台上建立了该模型，并利用 BFGS 算法和试验数据对模型部分参数进行了标定．通过与试验数据进行对比，结果表明：标定后的柴油机模型主要性能参数和试验数据吻合较好，模型具有较高的精度．最后，在模型的基础上以柴油机燃油消耗率为优化目标，利用 20-sim-Matlab 联合仿真平台对压缩比和供油提前角进行联合寻优，得到了优化方案．所得结论具有一定理论和工程实用价值．