基于外加热源再生台架和颗粒物加载装置，探究了不同再生温度和碳载量下柴油机颗粒捕集器(DPF)和催化型DPF(CDPF)主动再生时出口气体和颗粒物排放特性．结果表明：催化剂铂(Pt)的涂敷有利于碳黑(PU)的氧化，在相同碳载量条件下，CDPF更易产生温度波峰，且再生效率略高于DPF；DPF再生过程中伴随着较高体积分数的CO排放，且升温阶段会出现一个低浓度的核模态颗粒排放窗口，后续再生阶段几乎无颗粒物释放；CDPF再生过程中几乎没有CO生成，但在再生阶段会伴随着大量的30nm以下的小颗粒释放，且随着再生温度和碳载量的升高，CDPF出口颗粒物浓度逐渐升高．DPF和CDPF再生时分别具有不同优化窗口，既有利于减少颗粒物排放同时又保持较高的再生效率．

采用射流线性稳定性分析方法，考虑液体黏性、周围气流的同轴旋转运动以及可压缩性的条件下，建立了描述同轴旋转可压缩气流中黏性液体射流的数学模型，并进行了验证，研究了气流量纲为1旋转强度以及流体物性对液体射流不稳定形态的影响．研究表明：周围气流的旋转速度较小时，对射流起促稳作用，继续增大气流量纲为1旋转强度，开始对射流起促分裂作用；且随着气流旋转强度的增大，射流扰动沿周向方向发展，射流柱变的高度不对称．在研究参数范围内，气体可压缩性和气/液密度比均能促进射流的失稳，并会影响射流空间形态，尤其是在周向方向上能够改变射流的占优模式，增强射流的不对称性；液体黏性以及表面张力对射流均具有增强稳定性的作用．

针对柴油机存在低温冷起动困难甚至无法起动的问题，基于起动/发电机集成一体化技术柴油机，在高原低温发动机冷起动试验舱，研究-50号柴油A0(氧质量分数为0%)、A1(氧质量分数为2.05%)和A2(氧质量分数为4.40%)燃料在-43℃下对柴油机冷起动过程的影响和燃烧特性分析．结果表明：相比A0纯柴油，燃用A1、A2含氧燃料起动时间分别缩短了36.64%和42.71%；起动累计油量分别降低47.8%和60.6%；怠速运行前60s内转速波动率分别降低25.3%和43.8%．燃用燃料氧质量分数越高，起动燃烧首循环的缸内压力、燃烧放热率、缸内燃烧温度和缸内压力升高率峰值越高，且燃烧重心前移，燃烧持续期越短；起动转速上升过程循环数越少，平均最大缸内压力越大，起动过程燃烧稳定性越好．

为了使设计工况下匹配的增压器性能更优从而提高系统能量利用率，针对自由活塞发动机匹配的电动压气机，采用遗传算法对原压气机进行了优化，研究了优化前、后压气机内部流场特性，以熵产分析的方法量化了3种不可逆因素导致的流动损失，并将优化前、后压气机熵产和涡度分布对比分析，进一步明确了压气机的优化策略．结果表明：叶轮和扩压器中湍流耗散、传热耗散和黏性耗散的比例近乎为6∶3∶1．不可逆损失主要集中在叶顶间隙和叶片压力面，损失来源为间隙泄漏流与部分主流掺混形成的反向涡团．压壳中湍流耗散占比超过85%，具体表现为局部损失和沿程损失．优化后压气机等熵效率提高了6%，流道内涡团的范围、幅值大幅减小，不可逆流动损失降低．上述工作揭示了压气机流场中不同耗散机制的不可逆因素对能量损失的影响机理，为压气机气动优化设计提供指导．

提出一种组合式的测量方法，将其应用于缸内高压直喷柴油/天然气发动机双燃料喷射器瞬态燃料质量流率的研究，实现了两相燃料同场高精度测试．针对传统“动量法”只能获取喷气规律型线无法获取准确质量流率的问题，提出一种平行测试的方法，通过采集测试容腔内的压力变化获取循环喷气量，结合瞬态动量信号得到精确的喷气规律曲线．并对喷射器的计量特征及时间特征进行验证．最后对柴油/天然气双燃料喷射器常用工况进行测试，结果表明：该方法解决了两相燃料难以同场测量的问题，实现了双燃料喷射器油-气瞬时质量流率的精确测量；喷气量测试误差不超过5%，喷油及喷气起始时刻与结束时刻的测试误差不超过0.113ms，喷油量及喷气量的波动率分别不超过1.4%和2.9%．随着燃料喷射压力增加，喷射器的开启时段减小、关闭时段增加，且内部轴针开启和关闭的速度均大于外部轴针．引燃油的喷射通过影响喷气持续期影响喷气量，先油后气喷射方式下的喷气量在仅喷气方式下的喷气量上、下波动．

针对一款V型八缸增压柴油机，首先分析了其低温起动过程中缸内压缩压力和压缩温度的变化规律，然后在定容喷雾燃烧装置中研究了低温起动热力学条件下柴油的喷雾着火特性，分析了背景温度和背景密度的变化过程中喷雾射流滞燃期和着火位置的变化规律．研究发现：随着背景温度降低，柴油自由喷雾着火滞燃期逐渐增加，着火稳定性逐渐降低；背景密度越高，最低着火温度越低；背景温度低于430℃时，柴油射流的着火成功率非常低，很难着火．该研究对提高起动稳定性，降低燃油消耗率和改善排放有重要的指导意义．

基于自主研发的变模式气门驱动装置，进行发动机和该气门驱动装置联合仿真，研究了二者的强耦合运行特性，为该装置的装机应用提供理论依据．研究结果表明：缸内压力和气门运行之间的强耦合关系在上止点附近排气门运行阶段尤为明显，尤其是在2300r/min以下，发动机转速越高，气门动态升程损失程度越大，最大缸内压力越高；高于该转速后，二者变化程度逐渐减小；排气制动凸轮在上止点后设置过渡升程可消除排气门反跳的问题，并且可进一步改善制动功率和最大缸内压力之间的矛盾关系；与理想四冲程制动相比，二冲程制动的制动功率明显增加，最大缸内压力明显降低，发动机转速分别为1600、1900和2400r/min时，实际二冲程制动功率分别提高了35.94%、45.61%和27.54%，最大缸内压力分别降低了45.42%、27.20%和7.35%．

为研究侧卷流燃烧系统(LSCS)和复合卷流燃烧系统(MSCS)对直喷式柴油机性能的影响，通过单缸柴油机台架开展了LSCS和MSCS的燃烧性能试验，结合仿真分析，揭示了LSCS和MSCS的缸内油、气混合特性．结果表明：在小负荷和高过量空气系数ϕ_a下，MSCS体现出较好的燃烧性能，相比于LSCS，其燃油消耗率最大降幅为3.6g/(kW·h)，碳烟排放最大降幅为0.13g/(kW·h)，燃烧持续期最大降幅为2.6°CA；但在大负荷和低ϕ_a下，LSCS体现出更好的燃烧性能，相比于MSCS，其燃油消耗率最大降幅为2.6g/(kW·h)，碳烟排放最大降幅为0.56g/(kW·h)，燃烧持续期最大降幅为2.8°CA．仿真结果表明：随负荷减小或ϕ_a增大，燃油射流贯穿能力减弱，复合卷流燃烧室的弧脊能更有效地提升油、气混合质量；随负荷增大或ϕ_a减小，燃油射流贯穿能力增强，复合卷流燃烧室的弧脊阻碍了燃油射流扩散，侧卷流燃烧室的分流造型能更显著地改善油、气混合过程．

以某重型柴油机的连杆轴承为研究对象，引入运动边界和动网格smoothing网格光顺方法来探究不同入口条件对油膜空化现象的影响，研究了用于抑制轴承润滑空化现象的轴瓦开槽方法，对比开槽数量、深度及开槽形式对抑制油膜空化现象的影响．研究发现，润滑空化的范围和程度是一个动态变化的过程，引起空蚀的并非在空化形成阶段，而在空化溃灭的过程中．因而如果空化现象频繁发生和溃灭，相比持续存在的稳定空化状态，将更易破坏轴瓦表面，引发明显空蚀现象．由于重型柴油机的连杆轴承润滑油来自于主轴承，连杆轴承润滑油入口压力存在显著波动，导致空化程度波动剧烈，进一步恶化空蚀现象，这也解释了重型柴油机连杆轴承穴蚀损伤往往更甚于主轴承．通过轴瓦开槽可以有效缓解空化，从而达到抑制空蚀的效果；增加开槽数目和深度都可以强化抑制效果，但提升的程度有限．相比全槽模型，半槽模型可以强化油膜的轴向流动，对空化的抑制效果更好，可将油膜的气相体积分数最高值从0.94(未开槽)降至0.39．考虑到轴瓦的厚度与强度需求，选择适当槽深的半环单槽即可有效地抑制轴承运动过程中油膜的空化现象．

从宏观与微观层面分析了超声波对异辛烷燃烧的调控作用机理，利用发动机台架试验验证了原机三维燃烧数值模拟模型，基于燃烧室内物理嵌入动网格声源面方法，实现将20kHz振幅为300μm超声波成功馈入燃烧室．将有、无超声波馈入燃烧室的工作缸压差值作为超声辐射压力扰动，研究了超声场激励对异辛烷的着火延迟期、中间反应组分及敏感性的影响特性．通过对比分析超声馈入方案S₁～S₃及无超声馈入方案S₀，结果表明：S₁～S₃方案均使燃烧相位得以提前，S₂和S₃中C₃H₆、IC₄H₈和C₂H₄的峰值摩尔分数分别提升42.1%、24.7%、27.5%和21.5%、9.6%、5.3%，且两者异辛烷燃尽时间均提前0.18s．当量比为1且初始温度分别为1300K和1700K时，着火延迟期分别缩短31.8%和6.4%，且均促进了OH自由基的大量生成．