在一台增压中冷高压共轨柴油机上进行了恒转速增转矩典型瞬变工况下烟度劣变的成因分析，并确定了适用于瞬变工况劣变性能分析的评价参数．研究结果表明：瞬变过程烟度峰值较稳态工况恶化了17.5 倍，供油量、转矩和进气量的滞后程度依次增大，而减小发动机加载率、增大加载起始点负荷或减小恒定转速均有助于改善发动机瞬变性能劣化程度；表观上供油和供气速率不匹配、低燃烧速率和燃烧相位滞后造成的燃烧劣变在缸内物理场中可以归因于缸内油气混合气驱动能量的不足；与稳态工况相比，瞬态工况的燃烧反应基团在φ-T 图碳烟(soot)生成岛中更大的体积比例和更长的停留时间导致缸内局部浓混合气比例增大；缸内油气混合状态与soot 生成量呈现出显著的相关性，是造成soot排放恶化的主要原因．

汽油机是中国、美国和日本等国家乘用车和轻型货车的主流动力．随着汽车排放法规加严，汽油机颗粒物(PM)和可挥发性有机物(VOCs)排放以及在大气中形成雾霾等问题广受关注．围绕直喷(GDI)汽油机缸内碳烟生成机理、GDI 汽油机和进气道喷射(PFI)汽油机的一次颗粒物排放特性以及汽油机尾气排放生成二次颗粒物机理等的国内外研究进展进行综述．已有研究表明：GDI 汽油机碳烟排放主要来源于附壁油膜的池火燃烧和缸内局部浓区的燃烧，燃油喷射策略和混合气组织方式对缸内碳烟生成有重要影响；GDI 汽油机颗粒物的排放水平要远高于PFI 汽油机以及装有颗粒过滤器(DPF)的柴油机，但GDI 和PFI 汽油机排放颗粒物粒径分布特征总体相近；汽油机排放生成二次颗粒物质量要远高于其生成的一次颗粒物，二次颗粒物有相当一部分来源于汽油机尾气中VOCs 生成的二次有机气溶胶(SOA)．

机动车尤其是柴油车颗粒物是大气PM2.5 的重要来源，建立燃料特性与颗粒物之间的内在联系，从燃料角度控制柴油机颗粒物排放十分重要．笔者选取了多种理化特性不同的适用于压燃式发动机的燃料，采用SMPS、HRTEM、TGA、热光碳分析仪和GC-MS 等测试仪器，系统研究了燃料特性，如硫含量、芳烃含量、氧含量及其他物性参数等对排放颗粒物理化特性的影响，旨在建立燃料特性与颗粒粒径分布、纳米结构、氧化活性及化学组分之间的内在联系，为机动车PM2.5的排放控制提供科学参考．

发动机前端附件驱动系统布局对其性能有重要的影响，探讨了发动机前端附件驱动系统布局设计的要点，给出了自动张紧器的张紧臂支点位置和张紧臂角度确定的原则和计算方法，分析了自动张紧器弹簧刚度、臂长等参数对多楔带张力的影响．提出了发动机前端附件驱动系统多楔带张力的计算方法，讨论了附件轮布置次序对发动机前端附件驱动系统稳态特性的影响，并提出了改善附件驱动系统性能的方法．最后，给出了一个实例，验证了提出的计算方法的有效性．

建立了O3/N2 气氛下柴油机微粒捕集器(DPF)离线再生的数值模型，探究了气源位置、气源流量和O3 浓度等因素对DPF 离线再生的影响规律，并对再生模型进行了验证．结果表明：在O3/N2气氛下对DPF 进行离线再生，最大温度梯度远小于该DPF 的安全温度梯度限值．减小气源距DPF 前端的流通距离，适当增大气源流量和O3浓度均有利于提高再生速率．但O3 浓度过大会导致再生过程中壁面温度峰值显著增大．对DPF 离线再生影响因素的数值模拟进行研究，对进一步开展的O3/N2气氛下DPF的离线再生试验起到理论指导作用．

利用巴特沃斯低通滤波器和模式识别方法对实测振动速度信号进行预处理，处理后的振动速度与压力升高率有较强的相关性．据此，提出了利用预处理后的振动速度信号在线识别最大压力升高率的新方法．在195 单缸柴油机上对该方法的可行性进行了试验验证，结果显示：在试验数据范围内，利用振动速度信号和利用缸压曲线得到的最大压力升高率随循环数呈一致的变化规律，二者偏差在±6.5%以内. 由此表明，基于振动速度信号在线识别最大压力升高率的方法是可行的．

以R180 单缸卧式水冷涡流室式柴油机进/排气系统为研究对象，采用计算流体动力学(CFD)技术与稳流试验相结合的方法，对涡流室式柴油机进/排气系统的性能展开研究，对进/排气道、空气滤清器和消声器结构进行优化设计，减少流动阻力，提高进气量和减少残余废气量，改善柴油机的性能和降低排放．整机性能试验表明：进/排气系统优化后，速度特性上的充量系数均增大，标定工况下燃油消耗率降低了3.0%；CO、HC+NOx 和PM 排放的实测值分别为2.209、4.520 和0.561g/(kW·h)，相比原机分别降低了26.7%、7.0%和9.3%．

汽油机超临界/跨临界喷射燃烧的研究离不开可靠的燃油物理性质，在较大温度范围内评估了12 种汽油替代混合物在预测汽油的临界温度、临界压力、密度、动力黏度和定压比热方面的能力．采用8 种关联式估算出汽油的临界温度和临界压力，平均值分别为550.4 K 和3.092 MPa．替代混合物临界温度估算值为538.9 K(Sur 4)到586 K(Sur 5)之间，临界压力估算值在2.57MPa(Sur 1)到3.244 MPa(Sur 10)之间，其中Sur 8 的临界参数与汽油最接近．通过美国国家标准与技术研究院开发的物性计算软件SUPERTRAPP 计算汽油替代混合物的密度、动力黏度和定压比热值并与测试结果对比，结果显示：预测密度、比热和黏度准确性最高的分别是Sur 8(平均绝对偏差AAAD为7.292% )、Sur 2(AAAD为8.929% )和Sur 10(AAAD为10.976% )，综合平均绝对偏差最小的为Sur 4(13.149% )．

基于低压和高压喷雾碰壁后液滴运动形态的差异，分析了现有喷雾碰壁模型在模拟高压喷雾时的不足，提出了针对高压喷雾碰壁模拟的数值模型．该模型基于柴油喷雾碰壁的试验数据，并引入了壁面射流理论来估计靠近壁面的气相速度．针对高压喷雾碰壁后壁面喷雾的运动特点，增加了液滴升力的计算．通过与柴油喷雾碰壁试验进行对比，结果表明：新模型对高压喷雾碰壁液滴运动轨迹的计算更准确，并成功地再现了壁面喷雾前端的涡旋．此外，新模型的网格依赖性也被极大地降低．与传统喷雾碰壁模型相比，新模型更适合直喷发动机中的喷雾碰壁模拟，具有很强的工程实用价值．

为了探明添加正丁醇对柴油蒸发特性的影响，采用石英丝挂滴技术研究了不同温度下正丁醇、柴油及其混合燃料的蒸发特性，并利用高速摄像技术记录了液滴蒸发过程中直径和形态的变化．研究表明：与柴油两阶段蒸发特性相比，正丁醇瞬态加热阶段较短，正丁醇比柴油蒸发快，且提高环境温度可以降低正丁醇与柴油蒸发特性的差异性．正丁醇/柴油混合燃料比柴油蒸发快，正丁醇添加主要影响柴油蒸发过程的前阶段．高温下，与柴油相比，正丁醇/柴油混合燃料的蒸发特性发生根本变化，其蒸发过程呈现三阶段蒸发特性，液滴出现气泡生成、膨胀和喷气现象，液滴直径波动剧烈，这是由于正丁醇/柴油混合燃料沸点差异性导致的．