研究柴油机缸盖水套内流场的结构，进一步认识冷却液的流动机理，急需流场试验数据的验证．针对缸盖内部几何尺寸狭小、空间结构复杂以及光路安排困难等问题，发展了一种用于测量柴油机缸盖水套内流场的粒子图像速度场测量技术(PIV)．在不影响试验件内部流场的基础上，对缸盖试验件进行了改造，使其符合 PIV 系统光路要求；选取了合适的示踪粒子，并研制了粒子投放装置；对测量视场进行了标定；最终，获得了狭窄区域流场不同截面上的速度场、涡量场和湍流度等流动信息．

为消除超高压共轨喷油系统电控增压器增压室内压力振荡现象又不削弱增压能力，在阐明系统工作原理的基础上，通过在增压活塞上开设平衡油压节流孔的方式，设计了滑阀式增压活塞偶件结构，建立了改进后超高压共轨喷油系统的仿真模型，并通过超高压共轨喷油系统性能试验验证了模型的准确性，进而利用模型研究了平衡油压节流孔面积、形状和位置对消振效果的影响．仿真结果表明：平衡油压节流孔面积和位置对消振效果的影响大于平衡油压节流孔形状对消振效果的影响．最后，基于仿真结果试制了新型电控增压器，并利用超高压共轨喷油系统试验装置，开展了新型电控增压器和原电控增压器性能对比试验．结果表明：新型电控增压器能使其增压压力峰值比原电控增压器提高10MPa，同时在增压脉冲结束后，增压室内压力能够提前 25ms 左右回到基压(100MPa)并保持稳 定，压力振荡现象得到了明显消除．

针对高强化工况下活塞环 Cu-Sn 镀层对珩磨球墨铸铁缸套摩擦磨损性能的影响，采用往复式摩擦磨损试验机，选择单层镀 Cr 活塞环和多层镀 Cu-Sn/Cr 活塞环开展摩擦磨损试验，测量摩擦系数和缸套磨损量，分析磨损后的摩擦面形貌和成分．结果表明：相比单层镀 Cr 活塞环，多层镀 Cu-Sn/Cr 活塞环与球墨铸铁缸套配对时的摩擦系数和缸套磨损量分别降低 2.6%和 51.8%；磨损后的缸套表面形貌呈现平坦凸峰，形成了更为平整的平台结构．活塞环 Cu-Sn 镀层在摩擦磨损过程中会镶嵌到缸套表面，有助于在摩擦表面形成化学反应膜，改善摩擦副微凸体间的接触和摩擦状态，提升球墨铸铁缸套的摩擦磨损性能．

利用高速摄像的方法，在定容燃烧弹内对比了柴油在空气(AA)和在甲烷/空气(MAA)氛围中的燃烧过程和碳烟生成特性.结果表明：两种氛围中喷油压力对柴油着火和燃烧影响规律一致；当喷油压力从 40MPa 升高到160MPa 时，柴油在空气和甲烷/空气氛围中滞燃期分别由 2.6ms 和 2.8ms 缩短至 2.0ms 和 2.1ms，燃烧持续期分别由 5.2ms 和 4.9ms 缩短至 3.3ms 和 3.2ms；火焰浮起长度增加，燃烧压力更快达到峰值，放热率曲线上升始点提前，放热率峰值增大；空间综合自然发光度(SINL)和时间积分自然发光度(TINL)均大幅度降低．但在甲烷/空气氛围中与在空气中相比，柴油滞燃期平均延长 0.18ms，燃烧持续期平均缩短 0.15ms；火焰浮起长度增加，燃烧压力和放热率升高始点均推迟，放热率峰值升高；SINL 和 TINL 均有所降低．

柴油机侧卷流燃烧系统(LSCS)可以提高燃烧室的油气混合性能、降低燃油消耗率和排放．通过 CFD 仿真分析了侧卷流燃烧系统对促进油气混合的作用机理．通过单缸机试验和仿真研究了燃油喷射角度和喷孔锥角对侧卷流燃烧系统性能的影响，结果表明：当油束正对分流造型尖端时，侧卷流燃烧系统取得最佳的性能．在单缸机上进行侧卷流燃烧系统在不同工况下的试验，结果表明：在各试验工况下，侧卷流燃烧系统的燃油消耗率均比双卷流燃烧系统(DSCS)降低，燃油消耗率最大降幅为 2%左右；相对于燃油消耗率，侧卷流燃烧系统在排放方面表现出来的优势更为明显，与双卷流燃烧系统相比，在各工况下烟度的最大降幅为 60%左右．此外，侧卷流燃烧系统在较低的过量空气系数(1.3～1.6)下表现出较好的性能．

通过一台改装而成的光学发动机，采用双燃料喷射系统，固定气道喷射异辛烷，缸内直喷燃料先后使用正十六烷、聚甲氧基二甲醚(PODE3-6)和正庚烷，研究缸内直喷燃料特性对双燃料发动机自燃着火、火焰发展和燃烧放热过程的影响．结果表明：缸内直喷正十六烷时，火焰由初期的蓝色迅速过渡到亮黄色，燃烧光强最大；直喷 PODE3-6 工况下，火焰主要为均匀透明的蓝色，局部为亮黄色，燃烧光强最弱；直喷正庚烷工况下，CA 50 之前主要为蓝色火焰，CA 50 之后为亮白色火焰，光强介于直喷正十六烷与直喷正庚烷之间．直喷正十六烷的火焰初期发展类似传统柴油机燃烧，即从油束的下游先着火，然后火焰向油束上游迅速发展至喷孔；缸内分别喷射 PODE3-6 和正庚烷时，火焰发展特性相似，火核在燃烧室边缘出现，然后向燃烧室中心铺展，火焰达到准稳态后，高温反应的明亮火焰很难 传播到燃烧室中心区域．

通过一台 CA6DL 电控高压共轨柴油机探究了降低双阶段燃烧低温阶段 HC 和 CO 排放的方法．结果表明：在具有低温燃烧(LTC)典型特性的低温燃烧阶段中，采用单次喷射可以通过增加喷油量及推迟喷油正时的方式提高缸内燃烧温度，降低 HC 和 CO 排放；增加喷油次数可以减少每次喷射的喷油量，在维持氮氧化物(NOx)排放基本不变的情况下，可通过调节喷油参数的方式优化油气混合状态，从而达到更好的燃烧和排放效果；在不同喷油策略中，均匀分配油量的喷油策略可避免因油量分配不均所造成缸内燃烧温度过高或过低而带来的 NOx 或 HC、CO 的急剧增长，其综合效果最佳．

通过一台高压共轨涡轮增压柴油机，对 4 种相同规格、不同换热芯管长度(140、180、220 和 260mm)的冷却器进行颗粒物沉积试验及换热效率测试，结果表明：连续运行 240min 后，EGR 气体中小粒径颗粒物(Dp≤5nm)在4 种不同长度换热芯管中的减少率均为 100%，中等粒径颗粒物(5nm＜Dp＜50nm)减少率依次为：73%、54%、70%和 71%，大粒径颗粒物(Dp≥50,nm)减少率依次为：-171%、-8%、-3%和 11%；换热芯管长度为 140mm 的单位长度换热效率提高，而换热芯管长度为 180、220 和 260mm 的单位长度换热效率基本保持不变．沉积物表面的扫描电子显微镜(SEM)扫描结果显示，同一换热芯管的上游到下游沉积层表面逐渐形成“沟壑”并不断扩大，且不同长度换热芯管随管长增加，其出口处沉积层表面的“沟壑”也逐渐增加．

在一台汽油直喷(GDI)发动机内分别采集进气阀杆、进气阀、活塞顶部和排气口的沉积物，利用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)对沉积物原样、有机溶剂提取剩余物和灰分进行结构分析，利用扫描电子显微镜/X-射线能谱仪(SEM/EDS)对沉积物灰分的元素组成和微观形貌进行分析．结果表明：沉积物的有机成分主要由芳香型化合物、链状 HC 化合物及氧化物组成；灰分的红外谱图显示沉积物中含有 S、P 和 Si 等无机非金属元素，这是润滑油中的元素特性；SEM/EDS 分析再次证明了上述元素的存在，沉积物中还发现了 Ca、Mn、Zn、Al、Mg、K、Cu 和 Fe 等金属元素以及部分卤素，这些元素通常也存在于润滑油中．润滑油是沉积物形成的主要原因．

基于循环数值模拟获得某型柴油机缸内真实喷嘴结构周围的瞬态工作环境，采用流固耦合传热及嵌入式一体化流场分析方法，通过建立某型柴油机缸内与喷嘴内部连通的流体区域、喷嘴缸内部分的固体区域，设置六孔喷嘴自喷孔出口开始喷射的喷油雾化模型，开展针对喷嘴结焦成因的气、液、固多场耦合数值模拟，得到了喷嘴的自身温度分布和内部流场特性．结果表明：在柴油机完整工作循环中，喷嘴因自身导热最高仅达 580K，并未超过燃油结焦温度阈值，而缸内高温燃气冲入喷孔是喷嘴内部发生结焦的主因，喷嘴周围高温燃气在射流结束后的流速与流向变化规律一定程度上决定了喷嘴内部的结焦分布情况．