针对某3缸汽油机，搭建了粒子图像测速（PIV）可视化试验测试系统，并进行缸内流场测量。研究了通过不同流场切面进行滚流比计算的试验方法，并进行了试验与仿真结果的对比。研究结果表明：基于2D3C PIV试验测得的缸内横切面速度场与AVI FIRE软件仿真数据具有较好的一致性，试验与仿真计算的流量系数与滚流比随气门升程的变化趋势吻合，误差在合理范围内。通过2D2C PIV可以测得缸内不同切面的速度场来表征缸内三维的流场变化，其中气门轴对称切面很好地表征了滚流的运动状态，此外，通过一系列PIV测量得出的等间距轴向切面与旋转轴向切面可以拟合横切面的速度场，其速度分布与梯度变化趋势与2D3C测得的速度场相同，但测得滚流比计算值偏小。

以正庚烷-葵酸甲酯（MD）-葵烯酸甲酯（MD9D）简化机理为基础，构建了生物柴油（大豆生物柴油SME）-柴油混合燃料燃烧化学反应动力学机理。在单次喷射和主一后喷射两种喷油方式下，将大豆生物柴油、纯柴油以30：70和70：30体积比掺混，将该化学反应机理与CFD计算软件耦合，研究后喷策略下生物柴油-柴油混合燃料的低温燃烧特性和排放特性。数值计算结果表明：随着SME掺混比例增加，缸内燃烧温度峰值逐渐降低，缸内燃烧放热主要受OH自由基与燃料的脱氧反应速率影响，反应遠率随温度升高而增大；NOx排放随掺混比例增加而逐渐降低，NOx排放主要受温度影响；单次喷射下，掺混比例越高，碳烟排放量越低；后喷射下，碳烟生成量受C2H2影响，随掺混比例增加而逐渐降低，OH在碳烟氧化过程中起主要作用，碳烟最终排放量受掺混比例影响不大。

针对某型柴油机高原试验存在的海拔2500m以上最大转矩点喘振，海拔4500m时标定点增压器超速的问题，提出了采用双增压器的解决方案，采用GT-Power软件对新方案在不同海拔时的外特性进行了仿真预测，并与原机试验进行了对比。试验表明：所提出的双增压器的方案比较有效地解决了原机存在的问题，发动机平原特性能够满足原机要求，在海拔4500m时，1300r/min最大转矩点转矩达到1844N.m，比原机平原状态的试验值1980 N.m下降了6.8%。2100 r/min最大功率为248.5 kw，比原机平原状态的试验值330 kW下降了24.7%

为了实现对高压双电磁阀喷油系统喷油开启压力的精确和高效控制，选择控制参数作为试验因子，采用正交试验设计和极差分析方法对开启压力变化进行台架试验。试验结果表明：喷油正时与供油正时凸轮转角差Δφ、喷油正时和曲轴转速对开启压力的影响程度依次减弱。开启压力随Δφ近似呈线性（斜率为k）增长，当喷油正时（以凸轮转角计）在61°~91°范围内，k随喷油正时的增大而增大；喷油正时在91°~101°范围内，k基本维持不变。开启压力随喷油正时增大到喷油临界正时（在Δφ分别为59.10"和15"时，对应的喷油临界正时为71°，81°和91°）后，维持在小范围内波动。开启压力随曲轴转速的增加在小范围内波动，在曲轴临界转速（喷油正时分别为61°，81°和101°时，对应曲轴临界转速1800，2000和1800 r/min）时开始明显减小。

利用AVL Boost软件获得燃气温度、传热系数等热力学数据，采用AVL Excite Piston&.Rings软件建立活塞和活塞环组的动力学仿真模型，通过试验实测柴油机的机油耗验证了模型的准确性。对仿真模型进行数值分析，得出活塞火力岸的刮油和蒸发是缸内机油耗的主要产生因素。通过对配缸间隙、环岸间隙和活塞销偏移量进行数值模拟分析得出最优方案。优化后模拟计算刮油量比原机降低了64.9%，试验实测整机机油耗降低了35.86%。

基于某款柴油机动态试验，以经典DMT模型为参照，研究HILOMOT模型超大样本数据拟合能力。研究结果表明：超大样本量时（75006样本点），针对柴油机排放指标（NOx，CO，THC及碳烟排放），HILOMOT建模误差平均降低了27.7%（最大降幅为45.6%），数学建模质量显著优于DMT模型。因此，在样本点数较多的发动机研究领域，HILOMOT模型具备一定的应用优势。

基于外加热源再生性能测试台架，探索了柴油机颗粒捕集器（DPF）分区再生对再生性能的影响及其传热规律。试验结果表明：单区沉积再生时，Ⅰ沉积和Ⅱ区沉积时容易出现较高的最高温度和最大温度梯度，同时再生效率也较高；沉积区域越偏离轴心，其再生效率越低。双区沉积再生时，沉积区域间距越小且越靠近轴心则越利于再生，再生效率也越高。多区沉积再生时，相比其他沉积情况，当Ⅱ区不沉积颗粒时，最高温度和最大温度梯度较低，同时具有较高的再生效率。DPF内部热量主要聚集在轴心末端位置，当DPF末端发生剧烈再生时热量具有向前传递的趋势。

进行了20%天然气掺氢（HCNG）发动机试验，根据空气和燃气的混合气流量、进气歧管压力、转速、节气门开度等参数间的拟合关系，提出了预测混合气流量和进气歧管压力的经验公式，并得出在相同发动机转速条件下，进气歧管压力与有效效率之积（Pmanηn）和进气歧管压力与转速之积（Pman n）呈近似线性关系。建立了20%HCNG发动机平均值模型，分别进行了稳态工况和瞬态工况仿真验证，仿真数据与试验数据吻合较好

为降低内燃机燃烧过程燃料可用能损失，提出了高温无氧燃料重整的方法．通过主动流动式高温定压流动反应试验系统对正庚烷和汽油表征组分两种燃料的重整可行性进行了验证．使用气相色谱仪(GC)测量了重整产物的摩尔浓度，并与详细动力学机理计算结果进行了对比．模拟计算了重整燃料分子的化学可用能增益与分布、燃料燃烧过程可用能损失．结果表明：试验测得的重整产物摩尔浓度与计算结果一致．重整时间一定时，燃料重整存在一个最佳重整温度区．在 1050～1150K 温度下重整 100～400ms，正庚烷化学可用能可提升约 3%，汽油表征组分化学可用能可提升约 1.5%．经过重整，燃料燃烧过程可用能损失明显降低．

天然气双燃料模式与火花点火模式相比，可以获得更高的热效率，但存在小负荷工况下总碳氢化合物(THC)、CO 排放较高，大负荷工况下燃烧粗暴、天然气替代率不足等问题．聚甲氧基二甲醚(PODEn)是一种高十六烷值、高含氧质量分数的煤基燃料，笔者尝试用其替代柴油引燃天然气，以改善柴油引燃天然气燃烧不完全的问题．结果表明：PODEn 引燃天然气可以使 THC、CO 排放明显降低，获得较高的热效率，同时可以获得较低的颗粒物(PM)和 NOx 排放，证明 PODEn 是一种更加适用于天然气双燃料燃烧模式的引燃燃料．