选取3 个海拔高度(10、1,000 和1,670 m)进行自然吸气小功率柴油机的燃烧和排放试验，其中，1,000 m 和1,670 m 的试验环境通过内燃机高海拔大气状态模拟试验系统获得．结果表明：海拔高度升高，同工况下柴油机的最大燃烧压力减小，燃烧始点推迟，滞燃期延长，预混燃烧比重增加，缸内最高燃烧温度升高．海拔高度愈高，排气烟度快速增加的临界功率点愈向小负荷方向偏移，且烟度上升段斜率变大；但在小负荷时，其烟度略有降低．各气体污染物排放量的变化是：海拔高度增加，HC 排放明显增加，且在中小负荷时最为显著；CO 排放在大负荷和小负荷时增加，在中等负荷附近出现持平或不同程度的下降；NOx 排放随海拔升高变化最小．柴油机整机排放HC、PM明显增大，CO、NOx变化较小．采用等烟度原则减小高原地区自然吸气柴油机的标定功率，能有效扼制CO、HC 和PM排放的恶化．

以加装了甲醇喷射系统的玉柴YC4D120-30 柴油机为研究对象，建立了柴油/甲醇双燃料(DMDF)燃烧模式的能量平衡模型；在1,660 r/min、420 N·m 和1,660 r/min、105 N·m 两个工况点进行了纯柴油(D)模式和DMDF 模式能量平衡分析，结果表明：大负荷时甲醇对柴油的替换比低于理论值，主要原因是双燃料燃烧模式的冷却损失比相应的纯柴油模式低；在小负荷时甲醇对柴油的替换比高于理论值，主要原因是双燃料燃烧的不完全燃烧损失随负荷降低而大幅增加．在1,660 r/min 各个负荷下进行了甲醇替代率试验，结果表明：双燃料燃烧模式的冷却损失均低于纯柴油模式，且随着替代率增加冷却损失进一步降低．在1,660 r/min、420 N·m 工况点进行了不同甲醇温度试验，结果表明：相同替代率下，替换比随着甲醇温度的提高而降低．这些现象都与双燃料燃烧模式下发动机的能流分布有密切联系．

通过对不同EGR 率、EGR 废气组分以及EGR 温度下产生的颗粒进行采集，采用X 射线近边吸收光谱 (NEXAFS)技术，研究了EGR 对柴油机颗粒官能团的影响．通过分析颗粒的NEXAFS 谱线特征，确定了颗粒中官能团的主要组分，采用分峰拟合方法，考察了EGR 对官能团相对含量的影响规律．结果表明：柴油机颗粒中碳官能团主要分布在近边能量为284～292 eV 范围内，呈典型石墨结构，主要包括不含氧的芳香基碳和石墨碳官能团，醌类、羧基、羰基和酚/酮类等含氧官能团以及脂肪族C—H 官能团；随着EGR 率增加，颗粒中不含氧官能团逐渐降低，含氧官能团以及脂肪族C—H 官能团呈升高趋势，说明EGR 对于提高颗粒的氧化活性具有一定促进作用．废气中的CO2增加了颗粒中含氧和脂肪族C—H 官能团，降低了不含氧官能团，N2对官能团的相对含量影响不大；EGR温度增加，颗粒中不含氧官能团增加明显，含氧官能团以及脂肪族C—H 官能团均有所降低．

采用多维数值模拟研究方法系统研究了燃料结构和不同醇类燃料对定容燃烧弹中正庚烷喷雾燃烧过程中碳烟生成过程的影响．研究结果表明：在高温高压条件下，燃料物性对喷雾破碎和蒸发过程影响较小，滞燃期和含氧量是影响混合过程和碳烟排放的主要因素；正十二烷的碳烟生成量远高于正庚烷，PRF20(80%正庚烷＋20%异辛烷，质量比)的碳烟生成量与正庚烷接近；甲醇、乙醇和正丁醇燃料的含氧与促进混合共同作用可显著降低正庚烷/醇类掺混燃料的碳烟体积分数；与正庚烷和PRF20 燃料相比，含氧作用是B20(80%正庚烷＋20%正丁醇)燃料降低碳烟排放的主要因素；M20(80%正庚烷＋20%甲醇)和E20(80%正庚烷＋20%乙醇)的滞燃期和火焰浮起长度长，含氧量也相对较高，与此对应其碳烟生成量也较低，M20 燃料的碳烟最少；在E20 的滞燃期和火焰浮起长度均比M20 略长的情况下，得益于甲醇较高的含氧量和C—O 分子结构，相同质量掺混比例条件下正庚烷/甲醇掺混燃料降低碳烟的效果更明显．

针对压燃式发动机燃用汽油/柴油混合燃料稳态及瞬态工况下的燃烧及微粒排放粒度分布特征进行了试验研究，分析了汽油掺入比例及EGR 对发动机稳态及不同瞬变率的恒转速增转矩瞬变工况超细微粒数量排放的影响规律．结果表明：在大负荷工况下采用高汽油掺入比例的汽油/柴油混合燃料能够在不引起NOx显著增加的前提下进一步降低排气烟度，有助于拓展预混合燃烧过程负荷工况范围；但较高汽油掺入比例易导致油气过度混合，对HC 及CO 排放有不利影响，尤其会导致小负荷工况下CO 排放显著增加．综合考虑不同负荷工况下运行情况，认为汽油掺入比例在40% ～50% 左右较为适宜．燃用汽油/柴油混合燃料时排气颗粒物更趋于细化，其微粒几何平均粒径较柴油明显降低．瞬变工况增负荷过程中，各模态微粒数量浓度均有所升高，随汽油掺入比例增大积聚态微粒数量增加程度变缓，当汽油掺入比例达到50% 时，在高瞬变率工况时积聚态微粒数量无明显增加．高比例EGR 条件下，瞬变过程中积聚态微粒数量浓度在增负荷初期便急剧增加，燃用汽油/柴油混合燃料有利于缓解瞬态工况积聚态微粒数量急剧增加的程度．

为更好地理解润滑油成分对发动机性能及排放的影响，选用两种不同的矿物基础油用于发动机润滑，并采用AVL 五组分尾气分析仪测量发动机气态排放，利用微栅收集发动机颗粒物．借助于图像处理软件研究颗粒物的粒径分布、分形特征及回转半径分布等参数．试验结果表明：低黏度的基础油恶化了发动机的动力性及经济性，也增加了未燃HC 排放．低负荷工况下，低黏度基础油150 N 基本粒子直径为40.625 nm，高于350 N 基础油的36.237 nm．同时，150 N 基础油也增加了颗粒物的回转半径，但基础油对颗粒物空间结构影响不大．低负荷工况下颗粒物分形维数值在1.4 附近，高负荷在1.1 左右．总之，由于其挥发特性及热特性的差异，润滑油基础油对发动机排放尤其是颗粒物排放有明显的影响．

基于碳烟测试标准方法(预混合稳定滞止火焰法)，研究火焰温度对预混合乙烯火焰中碳烟生成的影响，为发展和验证碳烟模型提供标准试验依据．试验表明：碳烟生成对火焰温度非常敏感．火焰温度约在1,650～1,750 K 范围内对碳烟生成更有利，碳烟体积分数更高；在此范围之外，火焰温度对碳烟生成都有一定的限制作用；当火焰温度约为1,580 K 时，反应动力学速率较低，碳烟成核与长大缓慢，碳烟体积分数较低；当火焰温度约为1,872 K 时，尽管此时碳烟成核反应动力学速率较高，但受碳烟成核过程热力学可逆性的影响，碳烟成核与长大显著受限，碳烟体积分数显著降低．

在对冲扩散火焰中对乙烯-正庚烷混合燃料的燃烧进行了模拟研究．耦合的反应机理包含正庚烷的裂解、C0-C4 核心小分子反应、初始苯环生成、拓展到六苯并苯(A7)的PAH 化学和包含36 步成核反应的碳烟表面机理．在预混火焰中对正庚烷的燃烧进行了模拟，得到的关键组分的浓度变化与文献中的试验数据吻合较好．在对冲扩散火焰中对乙烯-正庚烷掺混燃料的燃烧进行模拟，结果显示：随着正庚烷掺混比的增加，碳烟体积分数(SVF)、苯及PAH的峰值均呈现先增加后降低的趋势，当掺混比为5%时，SVF 的峰值达到最大．对苯的生成进行详细分析，发现丙基和甲基在这种协同效应中起着关键作用．此外，随着掺混比的增加，苯与PAH 的反应生成区逐渐往氧化剂侧移动，越过滞止平面后苯的生成率和消耗率均大大降低．

以某型高压共轨柴油机为研究对象，研究试验样机燃用BD20 混合燃料时，DOC＋DPF 后处理装置对其排气颗粒理化特性的影响．结果表明：外特性工况下，试验样机连接DOC＋DPF 后，聚集态颗粒数量浓度降幅最高达99.4%，而核态颗粒数量浓度降幅不如聚集态颗粒．随试验样机转速上升，DOC＋DPF 的捕集效率呈上升趋势．此外，试验样机连接DOC＋DPF 后，多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAH)排放质量下降91.5%，所检测的19 种PAH 组分中，有17 种组分排放质量减少，DOC＋DPF可使PAH 等效毒性下降93.9%．

为了有效降低柴油机微粒捕集器DPF 压降，通过建立DPF 灰分模型和压降模型，运用数值计算的方法研究了非对称孔道DPF 的压降特性及其影响因素．研究结果表明：增大DPF 进、出口孔道直径比，进口孔道排气流速减小，孔道壁面前端渗流速度减小，孔道壁面后端渗流速度增大，排气流经出口孔道流速增大；增大DPF 进、出口孔道直径比能降低DPF 压降；随着碳载量、灰分量以及排气流量的增大，增大DPF 进、出口孔道直径比对降低DPF 压降效果更加明显；孔密度最优值随进、出口孔道直径比增大而减小．