汽油压燃发动机具有高效清洁运行的潜力，基于自行搭建的汽、柴油双燃料发动机试验平台及缸内燃烧数值模拟方式，研究了汽油双、单歧管喷射策略及柴油单次、两次直喷策略所产生的燃料分层对汽油压燃小负荷燃烧的优化效果．结果表明：在转速为1500r/min、燃料热量为610.4J/cyc的小负荷工况下，单歧管策略的缸内混合气浓度分层程度显著高于双歧管策略，有利于火核产生，提升着火性能，但燃烧效率低下．因此采用直喷微量柴油的策略使混合气活性大幅提升，活性基团产生与消耗速率加快，不同直喷策略导致混合气燃烧特性产生变化．在汽油预混率为86%的工况下，柴油早喷(-160°CA ATDC)时的平均指示压力和指示热效率(ITE)分别为0.53MPa和49.41%，NO_x、CO和总碳氢化合物(THC)排放水平降低，但压力升高率超限．优化喷射策略，采用多次直喷可灵活调控混合气浓度与活性分布，延缓放热进而降低压力升高率．在一次柴油早喷量为1.9mg/cyc、二次柴油直喷量为1.0mg/cyc时，指示热效率进一步提升至49.55%．

燃用重质燃料油(HFO)的四冲程柴油机多被作为船舶的推进装置或发电原动机．为提高热效率、降低排放，提高喷射压力、缩小喷孔直径是喷射条件的发展趋势．采用大涡模拟(LES)求解湍流运动并耦合化学反应动力学，研究了高压-微孔条件下不同黏度HFO的喷雾与着火特性．结果表明：HFO的液相贯穿距离(LPL)几乎不受燃烧反应的影响，气相贯穿距离(VPL)因燃烧而降低，且降低幅度与HFO的黏度呈反比．低黏度HFO的喷雾形态与柴油类似，高黏度HFO的喷雾形态“窄而长”且靠近喷孔处的气相喷雾边缘呈“锯齿”状．黏度增加使燃烧相位提前，但放热率降低、放热峰值减小，火焰浮起长度(FLOL)缩短，火焰出现拖尾现象．稳态燃烧阶段的火焰扩散能力与燃料消耗速率和黏度无关．索特平均直径(SMD)与HFO的黏度呈正比，着火前SMD轻微上升，喷射结束后SMD显著上升．液滴总表面积的下降速率高于液滴总体积的下降速率是导致燃烧发生后SMD略有增加的根本原因．

在定容燃烧弹上采用双色-激光诱导炽光(TC-LII)法定量研究了不同引燃油量、油、气喷射间隔(STS)及环境温度工况下柴油引燃高压直喷天然气的碳烟体积分数f_v生成及分布特性．结果表明：在定容燃烧弹背景压力为3MPa、环境温度为800K、油、气喷射压力为32MPa、31MPa及喷射间隔为0.4ms条件下，微量柴油(8.104mg)引燃高压直喷天然气(161.500mg)产生的碳烟高浓区主要分布在射流火焰中部轴线两侧；增加引燃油量会提高油、气耦合燃烧火焰中的f_v，但柴油燃烧强度的提升会使燃烧后期天然气射流火焰中的碳烟氧化速率加快，在引燃油喷射脉宽为1.1ms下，天然气燃烧后期的碳烟低浓度分布区间占比高达71%，随尾气排出的碳烟最少；当STS＝0.4ms时，其碳烟体积分数最大值(v_max)和平均值(v_mean)的峰值相比于STS＝0.8ms时v_max和v_mean的峰值，分别减小了27.2%和28.1%，相比于STS＝1.2ms分别减小了9.3%和6.6%；环境温度的升高会导致v_max和v_mean都增大．

四阶段《重型商用车辆燃料消耗量限值》对柴油机有效热效率(BTE)提出了更高的要求．基于一台7.7L柴油机进行了一维仿真和试验验证，并通过㶲分析探讨了米勒循环耦合压缩比对有效热效率的影响机制．结果表明：随着米勒度的增加，不可逆燃烧损失和排出损失降低．在等转矩条件下，压缩比的提高可以减小排出损失．两级增压器的使用提高了进气流量，缸内总热容增大，有利于降低传热损失和排出损失．在高爆压目标下，相比晚关策略，进气门早关方案的传热损失和排出损失增加．根据计算结果完成了实际方案开发，在转速为1200r/min、转矩为1200N·m工况下，当进气门关闭角延后40°CA、压缩比由17.2提高至20.5且爆压由16.5MPa提升至25.0MPa时，有效热效率提升了4.0%，燃油消耗率(BSFC)降低了16g/(kW·h)．

为探究混合动力汽车在高原地区是否实现节能减排，在两个城市使用便携式车载排放测试系统对符合国Ⅵ标准的增程式混合动力汽车(E-REV)、插电式混合动力汽车(PHEV)和汽油车开展实际行驶排放(RDE)试验，分析混合动力汽车在高原地区的实际排放和燃油经济性．结果表明：冷却液温度越低、速度与加速度的乘积越大，CO、NO_x瞬时排放越大；剔除冷起动排放后，冷起动阶段的CO、NO_x排放降低比例大于CO₂排放，混合动力汽车的污染物排放受高原环境的影响较小；随着海拔升高，PHEV和汽油车的CO排放上升，而E-REV的CO排放下降，E-REV、PHEV和汽油车的CO₂排放增加，NO_x排放下降．与汽油车相比，E-REV和PHEV在高原地区的NO_x减排体现在市郊、高速工况．E-REV的燃油消耗量随着海拔升高而升高，相比E-REV，PHEV具有良好的燃油经济性．

选择性催化还原(SCR)系统中的尿素沉积物可通过调整喷嘴参数、增加混合器和管道内涂覆催化剂等策略进行有效抑制．针对船用SCR系统尿素沉积物、V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂和纯净尿素(CH₄N₂O)等样品，首先利用热重分析(TGA)和傅里叶红外光谱(FT-IR)等表征技术分析了尿素等物质的催化分解特性，以及样品的化学成分；其次，基于密度泛函理论(DFT)提出了一种详细的尿素分解机理，该机理补充了三聚氰酸(C₃H₃N₃O₃)及其同系物的形成与分解路径；最后，利用TGA试验数据和化学反应动力学方法开发了一套尿素非催化和催化相耦合的动力学模型．结果表明：船用SCR系统尿素沉积物化学成分主要是三聚氰酸及其同系物，以及三聚氰酸一酰胺(C₃H₄N₄O₂)；增加催化剂用量可以加速尿素分解，阻断尿素和缩二脲(C₂H₅N₃O₂)向三聚氰酸转化，但副产物分解温度越高，催化剂用量也越大．

为了满足柴油机未来排放法规，双喷选择性催化还原(SCR)系统成为一种重要手段，其前级SCR(cc-SCR)截面尿素液滴分布均匀性对NO_x的转化至关重要．提出了一种基于粒子图像测速(PIV)光学测试系统和可视化后处理装置的前级SCR截面尿素液滴速度场和液滴浓度分布的快速测试方法，用来评价前级SCR不同配置下的截面液滴分布情况，并进行了验证．结果表明：在1.00s内，喷射脉宽不足1.00s时，排气管截面在剩余时间内无液滴，可能会导致低氨储工况下NO_x转化效率降低；不同截面位置，二维速度场均呈双旋涡的情况，且仿真与试验结果吻合；在温度为215℃、排气流量为1250kg/h和360kg/h条件下，对于不同粒径的喷嘴，其截面尿素液滴分布均匀性取决于排气流量，仿真结果很好解释了这一现象．

柴油密度是现代柴油机燃油系统设计和仿真中必须设置的重要参数．柴油密度随温度和压力变化较大，密度的准确性是燃油系统设计和仿真正确性的重要保证．利用自行设计的燃油压力波传播速度测试台对国标0号柴油高温、高压条件下的波速进行测试，并推导计算出相应的柴油密度，获得柴油密度随温度和压力的变化规律．结果表明：柴油密度随温度的升高而减小，随压力的升高而增大，且压力对柴油密度的影响远大于温度．在温度为300～360K、压力保持恒定的情况下，温度每升高10K，密度平均下降0.004043～0.006038g/mL，压力越高，密度随温度下降幅度越小；在压力为20～200MPa、温度保持恒定的情况下，压力每增加10MPa，密度平均增加0.003844～0.004509g/mL，温度越高，密度随压力增加的幅度越大．

针对超声波液相厚度测量技术在监测内燃机活塞环-气缸套摩擦副润滑状态时因回波叠加导致多界面中油膜厚度提取困难的问题，以涂层活塞环摩擦副润滑油膜为对象，提出了基于超声波4层介质油膜厚度测量的数学模型，并利用有限元仿真软件建立了相应的有限元模型．模拟了在不同探头发射频率、不同涂层及油膜厚度下的声压场，分析了超声探头参数、涂层厚度以及预设油膜厚度对油膜厚度模拟检测结果的影响．对不同发射频率下油膜厚度为0.5～10.0μm的声压响应进行计算，根据计算结果所得油膜厚度与预设油膜厚度具有很好的一致性．进一步的实际测量试验证实了该方法在测定含涂层活塞环油膜厚度上的准确性．

机匣处理可实现增压器离心压气机流动扩稳，但通常会引入额外的气动损失．笔者基于最优拉丁超立方采样、径向基函数(RBF)神经网络及梯度变异混合优化算法，以大流量工况、设计工况和近失速工况的效率为优化目标，实施了增压器离心压气机叶轮-机匣处理耦合优化．优化后大流量工况、设计工况和近失速工况的效率分别提升3.90%、3.02%和1.10%，压比分别提高9.28%、6.38%和4.49%，堵塞流量增大1.13%，稳定工况范围扩大0.83%．相较于实壁机匣压气机，设计工况和大流量工况的效率分别提升1.70%和0.68%．耦合优化实现了压气机全工况范围内气动性能的提升，解决了传统优化引入机匣处理后，设计工况或大流量工况气动性能下降的问题．结合设计空间全局敏感性分析及优化前、后流场对比，得到了离心压气机扩稳增效机理．

柴油机传动系振动信号特征具有强复杂性和干扰性，准确提取信号特征是柴油机振动识别的关键．针对变分模态提取(VME)方法在处理柴油机振动信号存在自适应性不足的问题，研究以重构分解信号与原始信号的相关性为约束条件，以四阶累积量为VME优化的判定指标，提出一种自适应VME(AVME)方法，并通过构建类似柴油机振动特征的模拟信号验证了该方法的准确性和鲁棒性．通过AVME方法对柴油机传动系振动信号进行自适应分解，基于时频分析和阶次谱分析发现柴油机传动系主要振动源为齿轮系啮合激励，对比轴系扭振和柴油机振动结果，轴系扭转共振导致了齿轮系的强啮合冲击，最后提出了通过联轴器和减振器匹配设计进行振动抑制的方案．