基于一台改造的柴油甲醇双直喷单缸机，研究了柴油引燃高压直喷甲醇燃烧和排放特性，并与甲醇预混合气柴油引燃燃烧方式进行了对比．结果表明：柴油引燃高压直喷甲醇燃烧能够在指示平均有效压力(IMEP)为0.4～1.4MPa的宽负荷范围内实现90%～97%甲醇替代率的稳定燃烧．在中高负荷下甲醇放热阶段呈现出显著的扩散燃烧特征，而且负荷增加过程中其后燃阶段的燃烧持续期基本保持不变．同时在全负荷范围内一氧化碳和碳氢排放都低于1g/(kW·h)，但NO_x排放则随负荷增加而显著升高；相比甲醇预混合气柴油引燃燃烧方式，柴油引燃高压直喷甲醇燃烧的放热率峰值仅为其一半，因而发动机燃烧相位可提前，指示热效率得以提高4%以上；在全负荷范围内柴油引燃高压直喷甲醇燃烧的碳烟、一氧化碳和碳氢排放均低至甲醇预混合气柴油引燃燃烧的10%以下，但NO_x排放在低负荷较低而在高负荷较高．

以重型柴油机WP10H为研究对象，基于数值仿真软件CONVERGE研究预燃室式燃烧系统中预燃室内喷油定时和喷油角度对重型柴油机燃烧和排放的影响．结果表明：在大负荷工况下，预燃室式燃烧室能够强化燃烧，提前燃烧相位，提高缸压峰值，缩短燃烧持续期，但增加壁面传热损失；部分预燃室方案能够同时降低NO_x和碳烟排放．优化后的方案表明，预燃室产生的持续湍动能扰动使得主燃室未燃混合气重新分布，降低稀燃混合气比例，降低NO_x排放；同时当量比为1左右混合气比例增多，燃烧更加充分，在碳烟氧化阶段，主燃室温度高，利于碳烟氧化，降低碳烟排放．选择预燃室喷油定时为0° CA ATDC、预燃室喷油角度为54.5°作为最终优化方案，该预燃室方案相较于原机，NO_x排放减少2.48%，碳烟排放减少21.07%．

基于计算流体动力学软件CONVERGE，利用大涡模拟方法对环境温度为1200K、环境压力为7.77MPa条件下定容燃烧弹中甲醇喷雾自着火过程进行了数值模拟研究，重点解析环境氧体积分数(21%、15%和10%)对甲醇喷雾自着火特性的影响．结果表明：环境氧体积分数由21%降至15%，着火延迟时间(IDT)增加了2.5%，环境氧体积分数由15%降至10%，IDT则增加了8.1%．在环境氧体积分数为10%时，甲醇燃烧过程生成微量OH并且始终分布于甲醇喷雾轮廓处．从CH₂O时空分布特征来看，随着氧体积分数的降低，CH₂O生成的温度区间范围变窄、当量比区间范围变宽，CH₂O的空间分布范围增大且质量分数分布更加均匀．由此可见，环境氧体积分数变化显著影响了甲醇喷雾着火特性，进而影响其关键自由基(CH₂O、OH)的生成及分布．

基于一台自然吸气4缸火花点火发动机，在转速为2000r/min、平均指示压力为0.64～0.86MPa下研究了不同过量空气系数ϕ_a下汽油掺氨和乙醇掺氨的燃烧和氮基污染物排放特性．结果表明：ϕ_a＝1.0时汽油掺氨可有效抑制发动机的爆震并优化燃烧相位，指示热效率可提升约3.4%；汽油/氨和乙醇/氨的氮基污染物排放规律相近，掺氨使NO_x排放大幅增加，在ϕ_a＝1.0时NO_x排放随点火提前而降低，在ϕ_a为1.2和1.4时NO_x排放随点火提前而升高，化学动力学分析表明，燃料型NO_x与温度正相关，与压力负相关，且稀燃工况下温度对燃料型NO_x的影响有所增强；NH₃排放受狭隙效应和体积淬熄效应控制，且体积淬熄效应的影响随ϕ_a增大而增强；N₂O排放受NH₃低温氧化路径控制，随点火推迟和ϕ_a增大而增加；掺氨后，三效催化剂在化学计量比下对NO_x转化率降低，对CO的转化效率升高．

双级选择性催化还原(SCR)技术在后处理系统中设置前级SCR，可以有效降低冷启动时的NO_x排放，但铜基SCR在低温段产生较多N₂O，为了降低N₂O排放，前级SCR选用钒基SCR催化剂，下游位置选用铜基SCR催化剂，此方案既可降低低温下NO_x的排放，又可以控制N₂O的排放．通过AVL CruiseM仿真软件搭建钒基及铜基SCR催化剂模型，在模型中增加N₂O化学反应动力学方程，研究了尿素喷射量及NO₂占比不同对NO_x及N₂O排放的影响规律，最后通过试验验证了前级SCR选用钒基SCR催化剂、下游选用铜基SCR催化剂方案，可以实现对NO_x及N₂O排放的协同控制．

基于可控喷油规律的先进燃烧模式，探究了双电磁驱动喷油器不同喷射模式下的喷射特性．采用动量法搭建喷油器入口压力和喷油规律联合试验平台，通过设计双电磁阀(分别为NCV-1和NCV-2)的驱动电流时序控制形式塑造不同形状的喷油速率曲线，实现了单阀矩形、双阀矩形、斜坡和靴形等多种喷射模式．结果表明：与双阀矩形喷射模式相比，单阀喷射模式的喷油始点延迟0.23ms，喷油速率增长速度更小．斜坡模式的喷油速率曲线在NCV-2驱动前与单阀矩形模式基本重合，在NCV-2驱动后喷油速率迅速增大．此外，当NCV-1与NCV-2的驱动间隔为1ms时，斜坡模式的喷油量较双阀矩形喷射模式减少了22%左右，且稳定喷射阶段的喷油速率波动明显更小．靴形模式的喷射延迟与双阀矩形模式近乎相同，在NCV-1驱动时刻与第2次驱动NCV-2间隔为1ms时的喷油量可达到双阀矩形模式的82%以上，并且在减小稳定喷射阶段的喷油速率波动上更占优势．

建立了直喷氢内燃机的三维数值模型，针对喷孔个数、安装位置及活塞顶部形状对混合气形成与燃烧性能的影响进行了模拟．结果表明：采用平顶活塞时，偏置喷孔的性能优于中置喷孔，最高指示热效率为47.28%．在此基础上进一步研究了活塞顶部形状对燃烧性能的影响，发现活塞顶部形状对混合气的形成有较大的影响，斜顶活塞与1孔喷嘴组合方案形成的混合气浓度分布会使得滞燃期和燃烧持续期增加，但会减小传热损失，增加做功能力，使指示热效率高于平顶活塞方案．为了进一步验证斜顶活塞的优势，进行了不同当量比下的性能对比，发现斜顶活塞与平顶活塞相比，在当量比为0.3、0.5和0.7时最高指示热效率分别提升了0.29%、0.67%和0.52%．

氢发动机在低温工况下，氢燃料燃烧产生的水蒸汽会进入曲轴箱并冷凝成水，造成机油乳化，严重影响氢发动机的可靠性．为此，提出了一种机油含水量快速检测方法，随后研究了常温中长距离和低温短距离间歇行驶工况下氢发动机机油乳化程度，以及不同含水量下乳化机油的润滑性能，最后探究了机油温度和通风程度对机油乳化的影响．结果表明：放油称重法可以满足氢发动机机油含水量检测需求；中长距离行驶工况不会发生机油乳化，机油乳化主要发生在低温短距离间歇行驶工况；乳化机油含水量为25%时机油仍能满足氢发动机的润滑需求；机油加热至60℃以上，能很好改善氢发动机机油乳化发生；通过将机油混合液加热至93℃以上，能快速将水分从混合液中分离出来；从发动机本体外补常温新鲜空气，加强曲轴箱通风量会加剧机油乳化的发生．

针对基于振动数据驱动的柴油机故障诊断方法在训练样本不足时易过拟合、准确率低的问题，从故障数据增强与诊断模型优化两个角度出发，建立一种基于辅助分类生成对抗网络(WACGAN)和Inception残差卷积网络(IRCNN)的柴油机故障诊断方法．首先将Wasserstein距离与梯度惩罚引入辅助分类生成对抗网络，建立WACGAN对小规模训练集进行增广；然后向卷积神经网络(CNN)中引入Inception结构，并利用连续可微线性指数单元(CELU)激活提高模型特征提取能力，同时加入残差结构避免特征信息丢失，建立IRCNN模型；最后利用增广后的训练集训练IRCNN模型，实现小样本下的柴油机故障诊断．经柴油机故障模拟试验验证，所提方法仅利用每个故障状态下10个工作周期的振动数据，能实现95%的故障识别率；与传统过采样算法和优化前、后的CNN算法相比，该方法在故障样本匮乏时效果最好，能够实现95.47%的故障诊断准确率．

以某型柴油发动机涡轮增压器为研究对象，开展基于非侵入式的声信号的增压器喘振识别研究，提出了一种基于声信号多域复合特征的涡轮增压器喘振识别方法．通过增压器喘振复现试验采集了喘振声信号数据，建立了喘振声信号数据库．从时域、频域和倒谱域多域角度遴选，并提取获得多个增压器喘振声信号特征；采用随机森林算法计算了各特征对喘振的贡献度，选择核心贡献度特征组合成一个多域复合特征，作为喘振声信号敏感特征用于增压器喘振识别．利用支持向量机建立喘振识别模型，以识别准确率为目标，应用鲸鱼优化算法优化支持向量机核函数系数．通过增压器台架试验获得多组声信号，求解声信号多域复合特征，以此验证喘振识别模型的准确性，模型识别准确率可达99%以上．