针对直线起动发电一体机(ISG)/发动机系统中的二冲程直线发动机,搭建了GT-Power一维简化模型,并对其换气系统关键结构参数包括扫气比时面值、排气比时面值和扫气箱容积进行仿真优化研究,从而改善换气品质,提高直线发动机性能。研究结果表明:经参数优化后的直线发动机扫气效率为88.15％,提高了1.58％;捕获率为59.38％,提高了28.81％;动力性和经济性也显著提升。

基于两段燃油喷射，利用主喷射产生均质混合气，并利用触发喷射来引燃，实现了低温燃烧（low temperature combustion，LTC），针对两段燃油喷射LTC燃烧模式，研究了主喷射和触发喷射的喷油量比例及主喷射提前角对LTC燃烧的影响。试验结果表明：触发喷射可以有效地控制LTC的燃烧相位，并可以有效拓宽主喷射提前角范围。主喷射提前角对LTC燃烧有很大影响，喷射过早会导致过多的燃油附壁，且缸内的温度压力较低不利于混合气形成；喷射过迟会导致主喷射与触发喷射间隔太小，主喷燃油没有足够的时间形成均质混合气，排放增加。针对不同的喷油比例优化主喷提前角可以实现燃烧相位的有效控制，并能够降低排放。

为了提高发动机缸盖、缸体金属温度场分析的准确度，提出了一种基于缸内燃烧分析的发动机金属温度场分析方法。首先，基于发动机的标定信息，进行了缸内的燃烧分析，研完了各部分边界上的对流传热量；其次，进行了水套的流动分析，对其传热系数进行了评估；再次，考虑了活塞环与缸壁的摩擦换热及活塞与缸壁的热传导；最后，基于上述的热边界条件进行了金属温度场的计算，并与试验进行了验证。结果表明：采用该算法，缸盖、缸体金属温度场分布比较合理，监测点温度与试验比较吻合。

为减少发动机在实际工况中的污染物排放量，以广州市城市公交容车用典型（LPG）发动机为研究对象，结合广州市实际道路工况特点，通过台架试验分析了该发动机的排放性；根据发动机工况、排放控制参数与排放性之间的关系，通过试验设计，建立了该发动机统计学数学模型，结合多目标优化算法，对其主要排放控制参数进行了优化；将优化前后的控制参数分别导入LPG发动机一维仿真模型中，进行了广州市典型道路工况下的性能仿真试验。仿真试验结果对比表明：试验工况下，排放控制参数优化后，LPG发动机HC，CO累计排放量分别减少9.5%、21.0%，转矩最大增加22.6%，但NO累计排放量增加2.7%。

为了建立选择性催化还原转化器（SCR）台架评价结果与欧洲稳态测试循环（ESC）工况条件下的减排效果之间的联系，进行了催化剂动态转化效率试验，绘制了基于反应平衡时间的SCR催化剂转化效率温度窗口，得到了不同反应温度下催化剂动态转化效率发展过程对反应平衡时间的依赖程度。基于ESC试验排放采样窗口期内发动机排气条件的特征分析，研完了ESC试验中催化剂动态转化效率发展特征，提出了基于该催化剂动态转化效率温度窗口表示方法，分析了温度窗口的试验评价条件和基于实际化学计量比（NSR）控制策略的窗口模拟计算调整方法。使用该温度窗口对ESC工况排放值进行预测，依据ESC名义转化效率温度窗口预测的ESC排放结果与实测值的偏差小于8%。

以新建自动控制涡轮增压器试验台架为研究平台，以某新开发高压比离心压气机为原型，开展扩稳试验研究与分析。研究结果表明：消音挡板结构对压比≥3.5工况具有一定的扩稳效果，最大可使喘振流量减小6.4%，流量范围拓宽2个百分点；正向导叶结构在增压压比为2.0~4.5时具有一定的扩稳效果，可使喘振流量减小3.0%~6.6%；机匣处理导叶结构引起压气机效率降低，最大降低幅度为3个百分点；蜗壳A/R值减小，具有一定的扩稳作用，可使压气机压比≤4.5时的喘振流量减小，尤其是最高压比1.5~3.5工况，A/R值减小17%，喘振流量可减少10%以上：TRIM减小对压比≥2.5工况具有一定的扩稳效果，可使喘振流量减小，转速越高减小幅度越大，TRIM值由52减至48时，喘振流量最大减小12%，流量范围最高可拓宽4%。

针对液压自由活塞柴油机的特点提出了共轨液压式柴油喷油系统，即利用液压自由活塞柴油机的高压油路替代供油系统的高压油泵。通过对共轨液压式喷油系统的原理分析，利用活塞式供油规律测试仪对其喷油规律展开离线研究，研究了不同驱动压力、不同喷射频率条件下的循环喷油量、喷油延迟时间的变化规律。为进一步研究发动机实际运行过程中气门控制油路等对喷油过程产生的影响，在线对循环喷油量进行了测量。结果表明：由于喷油器驱动油路和气门驱动油路连接在一起，气门驱动供油造成了喷油器驱动油路的压力波动，从而使得循环喷油量变动范围变大（-6.9%~9.5%），最终影响发动机稳定运行。对发动机气门及喷油驱动油路改进后进行连续运行试验，试验研究结果表明：循环喷油量的波动及实际喷油位置的变化都会影响液压自由活塞发动机连续稳定运行，要实现液压自由活塞发动机连续可靠稳定运行，必须减小循环喷油量波动和喷油延迟时间。

建立了发动机3D模型，在发动机进气道上采用了一个滚流控制阀片，以控制发动机气流运动。通过计算流体力学（CFD）软件计算缸内流场随曲轴转角的演变和发展过程，评估了缸内的滚流运动和湍动能。模拟了在当量空燃比条件下缸内混合气的浓度场分布，分析了缸内燃烧过程。研究结果表明：采用滚流控制阀在2000 r/min.0.2 MPa和1750 r/min全负荷工況下能够有效提升缸内滚流比，并且在压缩行程末期增强了湍动能，有助于提升燃烧速率，改善燃烧。通过设计特殊形式的活塞顶面，对喷雾进行引导，避免了燃油喷雾直接碰撞在缸壁。燃烧模拟的缸内压力曲线与实际发动机台架测试的结果吻合性较好。

根据某柴油机设计一款喷嘴集成式选择性催化还原（SCR）系统，使其排放满足国V标准，结晶量小于3g。首先研究穿孔管加混合器结构，结果表明这种结构的载体前端面蒸汽均匀性系数和尿素蒸发量不能满足设计要求，且在混合器上会形成大块结晶。随后提出一种新型混合腔结构，分析表明：载体前端面速度和蒸汽均匀性系数分别为0.95和0.98，栽体能被充分利用；喷射系统采用三孔气助喷嘴，使得喷出的液滴直接撞向内筒園管，在內筒圆管的高温作用下，液膜全部蒸发；此外尿素喷射轨迹会在底部形成2个较大旋涡，促进了液滴的雾化与混合。试验验证此结构SCR排放满足国V标准，在低温工况下NOx，转化效率明显高于其他结构，尿素结晶满足设计要求。

基于某款欧VI重型柴油机和GT-Power软件搭建相应的虚拟发动机模型，并进行标定，进行性能预测并验证预测精度。根据自主开发软件和欧VI法规要求，计算排放区域并选择合理的工况点，进行试验设计（DoE），利用虚拟发动机预测DoE点的性能及排放。基于Matlab软件的基于模型标定（MBC）工具箱，结合拟定的各排放点及排放循环的排放物控制范围，进行满足原机排放要求及经济性最优的虚拟标定。最终在完全脱离发动机试验的情况下获取优化的电控参数脉谱。