基于三韦伯方程建立了增压柴油机燃烧模型，并分别在两个不同尺寸的增压器下负荷特性共142 个试验工况点对其校准，得出142 个样本模型和各工况点下燃烧模型中的9 个燃烧参数．考虑了柴油机转速、循环喷油量、喷油始点、进气压力和进气温度5 个运行参数对9 个燃烧参数的影响，用同样的数据建立了9 个燃烧参数MAP 图和神经网络辨识器(NNI)，分别建立了基于NNI 和MAP 的零维预测燃烧模型(NNI-model 和MAP-model)，进行了校准工况点仿真计算，结果表明：NNI-model 和MAP-model 均与样本模型具有较高的一致性，NNI-model 仿真精度稍差于MAP-model．将NNI-model 和MAP-model 分别进行了非校准工况仿真计算，结果表明：NNI-model 和MAPmodel均与试验结果基本吻合，NNI-model 仿真精度仍较高，而MAP-model仿真精度明显变差，与MAP-model 相比NNI-model 避免了多次线性插值累积误差，在偏离校准工况点时仍保持较高精度，泛化性更好，更适用于增压柴油机零维预测燃烧模型仿真研究．

将加氢催化生物柴油以质量分数为5%、10%、20%和30%的比例掺混到国Ⅳ柴油中，与纯国Ⅳ柴油共5 种燃油分别在定容燃烧弹中进行了燃烧特性的可视化试验；同时，在发动机台架上进行了欧洲稳态测试循环(ESC)十三工况排放特性的测试．可视化试验结果给出了不同环境温度和环境压力下随加氢催化生物柴油掺混比例的增加，燃烧滞燃期及燃烧持续期的变化规律；ESC 排放试验进一步证明随着加氢催化生物柴油添加量的增加THC、NOx、PM 和CO 排放都有不同程度的降低，其中，CO 的排放呈线性下降，NOx 排放的降低在高负荷、低转速时最为显著．

利用高原环境模拟试验和数值模拟相结合的方法，研究了高海拔(低气压)条件对缸内平均燃烧温度和温度场的影响．结果表明：高海拔下，缸内最高燃烧温度和不同曲轴转角对应的温度增大．随海拔的升高，缸内每循环油气质量呈线性下降趋势，海拔每升高1 km，下降3.5% ～7.0% ，且3～5 km 海拔下降速度高于0～3 km 海拔，油气质量的大幅下降造成缸内热容物质的减少，成为柴油机高原下燃烧温度升高的主要原因．在全负荷工况下，累积放热量随海拔的升高而减小，每千米海拔减小3% ～7% ．等负荷工况下，3 km 海拔累积放热量基本同平原保持不变，4 km 和5 km 海拔下则升高．不同工况累积放热量随海拔变化也对燃烧温度造成影响．数值模拟结果表明：喷注在高原环境下喷射速度、着壁和沿缸壁发展的速度更快，缸内高温温度场的扩展速度更快．高原后燃阶段高温温度场的范围明显扩大，通过对喷油参数进行优化能够缩小高温温度场的范围，减少后燃．

在一台电控高压共轨重型柴油机上，选择5 种不同十六烷值(CN)柴油(CN 为29、40、44、53 和62)进行欧洲稳态测试循环(ESC)测试．结果表明：在25% 负荷下，燃烧放热始点随十六烷值降低而推迟，最大爆发压力和最大压升率明显增大；负荷增大后，十六烷值对放热始点影响变小，在75% 和100% 负荷下，只有CN 为29 的燃料放热时刻推迟，其余4 种燃料缸内压力和放热规律受十六烷值影响很小．随十六烷值降低，有效燃油消耗率增大，但不同燃料有效热效率差异很小，因而低十六烷值燃料较高的燃油消耗是由其较低的热值造成的．随十六烷值降低，NOx、soot、HC 和CO 排放增大，在小负荷工况，十六烷值变化对排放影响更显著．ESC 十三工况加权结果表明，CN从62 减到29，有效燃油消耗率增加5.6% ，NOx排放增加23% ，soot排放增加300% ，HC和CO排放增加50% ．

气阀漏气是气缸盖声发射信号源之一，但缸盖声发射信号特征与柴油机的类型和气缸盖结构等密切相关，这影响到声发射特征参数的通用性．根据柴油机的结构及配气相位，分析了柴油机气阀漏气与其激励的声发射信号的关系，在某小型柴油机台架上试验研究了缸盖声发射信号的提取方法，根据气动声学公式，提出了基于漏气激励声发射频段能量法的气阀漏气特征参数，并在其他不同两类柴油机上进行了试验验证，结果表明：该方法具有很好的通用性，可为不同机型柴油机气阀漏气诊断提供技术参考．

基于包含润滑油填充率的Reynolds 方程和Greenwood-Tripp 微凸峰接触理论，采用质量守恒边界条件，通过使用有限差分法和有限元法联立求解热弹性流体润滑的各控制方程，以某高功率密度柴油机的主轴承为例进行热弹性流体混合润滑研究．通过分析功率密度升高对轴承性能的影响机理，确定需改进的结构参数，考察了油孔位置、椭圆形油孔、轴瓦表面粗糙度和润滑油油品对轴承润滑性能的影响，最终通过合理匹配结构参数使得轴承最小油膜厚度增加了45.04% ，峰值粗糙接触压力减小了76.85% ，平均粗糙摩擦损失功率减小了76.62% ．得到结论：最大剪切率是评价轴承润滑性能的重要指标，表面粗糙度对油膜振荡有遏制作用，油孔对轴承润滑性能具有很大的影响，以及合理匹配结构参数对轴承设计具有重要意义．

为防止水下排气柴油机发生海水倒灌事故，需弄清水下排气管内海水倒流发生的物理机制与发生条件．通过管内径为90mm、长度为1.8m 的水平玻璃管在1、2 及3m 不同水深下排气的试验，获得了水下排气管倒流极限以及排气口水深变化对其影响．结果表明：在一定排气量范围内水相会在排气管出口端下部稳定地滞留一定长度，但不会形成实质的水倒流；随管内滞留水长度由0 增至1.8m，对应的极限表观气速由24m/s 降至8m/s，极限Wallis参数由0.95 降至0.55，倒流极限呈现出先快速减小后趋于定值的趋势；在相同管内滞留水长度随排气口水深增大，极限表观气速略有减小，而极限Wallis 参数基本不变，表明Wallis 参数较好地表征了排气密度和排气速度对水下排气管倒流极限的综合影响．

为了提高发动机动态转矩估计精度，提出了基于零维燃烧模型的增压柴油机转矩在线预测方法．首先从增压柴油机动态燃烧特性出发，分析了影响动态指示转矩的因素；通过稳态和动态试验获取燃烧放热率参数，并利用神经网络训练出工况参数与燃烧模型参数的关系式，得到能够预测燃烧放热规律的燃烧模型；然后在此基础上对缸内热力过程进行数值求解和算法简化，实现了在线指示转矩估计，具有良好的实时性．由于该方法解耦了工况参数与指示转矩之间的强非线性关系，获得了较高的预测精度，稳态平均相对误差为2%，动态平均相对误差为5%．

通过一台改装的6 缸增压直喷式柴油机，调整喷油正时实现燃烧相位的调节，在不同燃烧相位下开展了宽馏程燃油低温燃烧和排放特性的试验．结果表明：随初馏点的降低，燃料中汽油轻质馏分增加，燃料十六烷值降低，滞燃期延长，预混合气量增加，NOx 和碳烟排放均得到有效改善，但初馏点过低会导致HC 和CO 排放增加．随CA 50 的延后，碳烟和HC 排放增加，CO 和NOx排放降低．燃烧相位和宽馏程燃油特性相结合，可以在保证指示热效率的前提下，实现柴油机燃烧和排放的优化，达到同时降低NOx和碳烟排放的目的．

通过一台共轨柴油机，基于正庚烷/甲苯/正己烯混合物简化动力学机理耦合三维CFD 数值模型，模拟不同进气组分(O2、H2 和CO2)耦合喷油时刻对发动机工作过程的影响机理．研究表明：不同进气组分下，随喷油时刻提前，缸内活性自由基(OH、O)质量分数及其分布区域增大，NO 生成量增多．但随喷油时刻过度提前，燃烧始点反而推迟，燃烧放热速率、缸内燃烧压力与温度峰值降低，NO 也相应减少；相比其他进气组分，进气掺O2时缸内O自由基质量分数增大，碳烟(Soot)降低且喷油时刻对其影响较小；进气掺H2 时，缸内燃烧压力和温度峰值最高，OH 自由基质量分数及分布区域最大，Soot 随喷油定时提前大幅降低；进气掺CO2 时，缸内燃烧压力与温度峰值最低，OH 和O活性自由基最少，当喷油时刻提前超过24° CA BTDC时，燃油逐渐喷射到压缩余隙容积形成局部过浓区，C2H2和多环芳香烃芘(A4)生成量增多，Soot排放随喷油定时进一步提前明显升高．