采用 AVL Fire 软件开展了天然气发动机燃烧室的优化设计，通过对燃烧室型线的敏感性分析，获得了两个燃烧室优化设计方案．对放热率、湍动能及速度场分析后发现：缩小碗口直径有利于增强燃烧室内气体的滚流与涡流运动，从而提升湍动能与气体运动速度，加快燃烧放热过程；然而燃烧室优化方案 I 中小凸台的存在增加了进气能量的耗散，点火时刻湍动能较低，使其火焰发展期并没有缩短，不过快速燃烧期在挤流运动的作用下得以加快．开展的发动机台架试验结果表明：燃烧室优化方案Ⅱ实现了有效燃气消耗率下降 2.9%以及分管排温平均降低 18.3℃的改善效果．通过优化标定，燃烧室优化方案Ⅱ在达到相同氮氧排放的情况下，有效燃气消耗率较原燃烧室方案改善了 1.5%．

基于纹影法，对不同孔径的单孔喷嘴在多种气源压力和背压条件下的高压燃气射流宏观结构特性进行研究．结果表明：即使在很小的压力差条件下，喷孔出口处仍然会形成不充分膨胀气体射流，而气体在出口处的膨胀、加速过程和诱导激波是区别于液体喷雾的主要特征．背压变化对气源与背压比的影响明显，其对射流贯穿距及锥角的影响要大于气源压力和孔径带来的影响．虽然甲烷和氮气的密度差别较大，但在相同条件下贯穿距结果无明显区别，壅塞现象对高压燃气喷射具有重要影响．由此，初步提出了针对高压燃气喷射的射流贯穿距经验公式．喷孔出口处的膨胀过程使燃气射流的近场锥角要明显大于远场锥角，同时使气体速度达到超声速，但对射流前锋面速度无明显影响，在喷射时TASOI＝1ms 之后，前锋面速度便降低到了 50m/s 以下．在低背压条件下，燃气射流表现出较强的空间拓展和分布能力，但随着背压增加，气体射流的面积和体积明显减小.

通过可调二级增压柴油机高海拔燃烧与性能模拟试验，研究了不同海拔条件下二级增压器与柴油机的匹配特性、柴油机燃烧特性和动力经济性能随可调二级增压系统调节参数(VGT 叶片开度)的变化规律．结果表明：不同海拔下，可变截面的涡轮增压器(VGT)叶片开度对高压级增压器特性参数(涡前压力、压比和转速)影响较大，而对低压级增压器特性参数影响较小；随 VGT 叶片开度减小，柴油机进气流量增大，联合运行线向阻塞线方向移动，缸内最高燃烧压力和最高瞬时放热率增大，预混燃烧瞬时放热率峰值减小，滞燃期缩短，燃烧重心向上止点方向偏移；海拔为 5.5km、VGT 叶片开度从 80%降低到 50%，有效功率提高了 2.5%，有效热效率提高了 2.4%．

基于柴油引燃天然气缸内直喷发动机，采用 AVL-Fire 软件研究了天然气和柴油喷孔相对交角、相对距离和相对夹角这 3 个重要几何参数对燃烧排放的影响．结果表明：两喷孔相对交角影响 NOx 和碳烟(soot)排放，NO 最小生成量比最大生成量少 36%，通过改变相对交角可以同时降低 NO 和 soot 排放，但对缸内平均压力的影响较小；两喷孔相对距离会影响污染物生成，并且相对距离越小，温度场分布越均匀，发动机缸内平均压力越高；两喷孔相对夹角减小时，发动机缸内平均压力升高，NOx 排放增加．研究结果对双燃料直喷发动机的两喷孔相对位置的优化有一定的指导作用．

基于时间模式不稳定性理论，研究了无黏静止气体中二维幂律流体液膜射流不稳定过程．在对幂律流体本构方程线性近似的基础上，通过对非对称模式和对称模式的色散方程的推导和求解，研究了广义雷诺数、韦伯数、气/液密度比以及幂律指数对于液膜破碎的影响．结果表明：在两种模式下，不论剪切变稀流体还是剪切变稠流体，液体的黏性和表面张力都会抑制液膜破碎，而气/液相互作用力则促进液膜破碎．而且，幂律指数越小，液膜射流越容易破碎．同时，尽管非对称模式在液膜破碎过程总是占据主导地位，但是当两种模式的最大扰动增长率的量级同阶时，对称模式对于液膜破碎也起着重要作用．

为研究稀燃氮氧化物捕集催化剂的低温还原和脱除 NOx 排放性能，通过浸渍法制备了 Ba-Ce/γ-Al2O3 和 Pt/BaCe/γ-Al2O3 催化剂，利用 X 射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜/能谱仪(SEM/EDS)和 X 射线光电子能谱(XPS)对其理化性质进行了表征．结果表明：Ba-Ce/γ-Al2O3 催化剂各组分结晶和分散良好，且晶粒尺寸较小；添加铂(Pt)后，对催化剂形貌产生了显著影响，主要由近似球形颗粒变为了块状物质．在催化剂表面，Pt0+是 Pt 的主要存在形式，也存在少量 PtOx；Ce 主要以 Ce4+存在，且存在少量 Ce3+，Ce4+和 Ce3+的共存有利于活性氧在催化剂表面的迁移；最后通过 H2 程序升温还原(H2-TPR)和基于模拟气试验平台的 NOx 存储还原(NSR)循环试验对催化剂的催化活性进行了分析，结果表明：添加 Pt 后，催化剂的还原温度降低了 220℃，NOx 存储还原循环平均转换率提高了 12.1%．

利用建立的椭球形微粒的运动学方程和动力学方程以及湍流场中椭球形微粒的受力及力矩模型，对柴油机微粒捕集器(DPF)湍流通道中微粒的输运特性进行了研究，着重对微粒形态的变化对湍流通道中微粒的运动轨迹、运动方位以及沉降速度的影响进行了分析．结果表明：微粒在壁面附近存在富集现象，且这种现象随着微粒长短半轴比的增加愈发明显；随着气流速度的增加，微粒有向通道内扩散的趋势，且微粒形态对微粒运动轨迹的影响变得显著；在湍流场通道中，椭球形微粒的长轴倾向于与流体流动方向平行，微粒长轴在垂直于壁面方向和展向上的姿态角分布则比较均匀，距壁面量纲为 1 距离对微粒长轴取向的影响不大；微粒量纲为 1 沉降速度与微粒形态关系紧密，且随短半轴长的增长并非呈单调变化规律．

为提升汽油发动机系统性能、降低爆震风险，建立了基于 GT-Power 的整机热力学和阀系动力学联合仿真模型，并结合 Isight 多目标遗传优化算法，对发动机凸轮型线的 13 个设计变量进行了优化设计，该设计同时满足 8 个阀系的动力学约束函数，具有 5 个优化目标．经优化后得到了帕累托(Pareto)解集，与现有凸轮型线设计相比，优化后的各目标性能均有不同程度的改善．另外，通过信噪比计算对帕累托解集的稳健性进行了评估，结果表明优化解的稳健性优于非优化解．该优化设计方案已应用到项目前期预研中，其优化及评估方法对发动机产品设计具有一定的指导作用．

采用往复式摩擦磨损试验机，从缸套、活塞环零件上切取试样开展试验，通过测量镀铬缸套的摩擦系数、磨损量，观察缸套磨损后形貌、磨粒形貌以及成分并与传统合金铸铁缸套对比，研究松孔镀铬缸套的磨损机理．结果表明：与铸铁缸套相比，镀铬缸套可以大幅降低缸套磨损量，但摩擦系数略高，对活塞环磨损略大；镀铬缸套磨损后表面呈现点状微坑形貌，磨粒呈片状或薄片状；镀铬层的松孔附近在往复摩擦力的作用下萌生疲劳裂纹，裂纹沿表面平行于滑动方向扩展，直至延伸到表面脱落，形成磨粒，造成磨损．

以涡轮增压器浮环轴承为研究对象，考虑了浮环热弹变形，基于浮环平衡方程，建立了浮环流体润滑计算模型．主要分析了不同工况下热变形和弹性变形对浮环轴承润滑性能的影响规律．计算中采用有限差分法求解Reynolds 方程进行润滑分析，采用变形矩阵法计算轴承表面弹性变形．结果表明：浮环表面热变形对浮环润滑特性影响显著；轴负荷越小，浮环工作温度越高，浮环热变形量越大；浮环热变形对内、外膜端泄流量的影响程度和转速有直接联系，转速越高，热变形对内、外膜端泄流量的影响越大；内膜间隙越小，浮环热变形对润滑性能影响程度越大；与浮环热变形相比，浮环弹性变形对浮环润滑性能基本没有影响．