从孔隙、壁面两个维度，搭建汽油机颗粒捕集器(GPF)的动态捕集模型，考虑了多孔介质孔隙率径向不均匀，从捕集机制和微观尺寸的角度研究GPF内部结构变化对颗粒捕集性能的影响．结果表明：GPF的捕集机制主要是布朗扩散和拦截捕集，分别对应小粒径(<30nm)和大粒径(>200nm)的颗粒物捕集．当GPF中平均孔径减小或孔径方差增加，直径小于10μm收集器的比例增加，使得更多收集器对10～300nm范围颗粒物的捕集效率为50%以上，进而导致GPF总捕集效率增加．经过20min颗粒捕集，GPF捕集效率不断增大，颗粒物主要附着在孔隙率最低处，进一步降低孔隙率，但此时布朗扩散和拦截捕集效率略有降低，因而动态捕集过程中捕集效率主要受孔隙率影响．

采用催化剂小样试验结合数值模拟的方法对柴油机尾气紧耦合选择性催化还原(cc-SCR)催化剂在NO_x还原过程中的N₂O生成机理进行了研究．结果表明：cc-SCR催化剂在低温(170～300℃)和高温(>300℃)下均会生成N₂O．高温下N₂O主要通过NH₃氧化的副反应生成，低温下N₂O的生成路径不同于国Ⅵ柴油车通常使用的SCR中的硝酸铵(NH₄NO₃)分解路径．由于cc-SCR上游无柴油机氧化催化剂(DOC)氧化NO，且尾气中的水蒸气(汽态)会抑制cc-SCR催化剂表面生成NH₄NO₃，因而模型引入了非硝酸铵路径的低温N₂O生成机理，考虑温度对N₂O生成的影响并对反应机理进行修正，实现了通过单吸附位动力学模型较为准确地预测空速为40000h^-1、反应温度为170～450℃下的N₂O体积分数．最后，研究了不同NH₃覆盖度对N₂O生成的影响．N₂O生成速率随催化剂表面NH₃覆盖度的增加而提高，且O₂通过促进NH₃脱氢使高NH₃覆盖度下的N₂O生成量进一步增加．

针对柴油机高原环境下的高效热管理问题，研究了柴油机各项热量随海拔和中冷温度变化的主导因素及变化规律．结果表明：中冷带走热量和冷却液带走热量的主导因素是温度差；排气带走热量的主导因素在中冷温度变化时是进/排气温差，而在海拔变化时是排气质量流量．在同一海拔下，中冷温度每升高10℃，柴油机有效功率、中冷带走热量和杂项损失热量占比分别平均减小0.08%、0.79%和0.23%，排气带走热量和冷却液带走热量占比平均增加0.48%、0.62%，更多的燃料热量向排气和冷却液带走热量转移，导致冷却系统的负担加大．同一中冷温度下，海拔每升高1000m，柴油机有效功率和排气带走热量占比平均减小0.44%、1.37%，中冷带走热量、冷却液带走热量及杂项损失热量占比分别平均增加0.93%、0.25%及0.62%，表明更多的热量向增压中冷和冷却液带走热量转移，因而中冷系统和冷却系统的匹配应具备足够的柴油机高原运行散热裕度．

柴油机颗粒捕集器(DPF)载体导热特性对高原条件下柴油机驻车再生具有较大影响，基于两种不同导热特性的DPF载体研究了二者在稳定流场下DPF内部热传导规律，并分析了导热特性对DPF、催化型柴油机颗粒捕集器(CDPF)驻车再生各位置床温变化和再生效率的影响．结果表明：随着DPF入口温度均匀升高，各位置床温均呈线性升高，导热系数越高的载体升温速率越快，驻车再生时载体导热系数越高，DPF、CDPF再生效率越高，延长再生时间，再生效率提升越明显．高效的活性涂层可显著缓解高原环境下因载体导热性能差异引起的再生效率下降问题．优选的热传导系数高的载体，在载碳量为6g/L、入口温度为580℃时，CDPF驻车再生1800s，再生效率高达95.4%，可满足高原驻车再生要求．

脉冲喷射式空气辅助雾化喷嘴具有雾化特性好、雾化效果受燃料物理属性影响小等优点，在点燃式航空重油内燃机上有较好的应用前景．以脉冲喷射式空气辅助雾化喷嘴多燃料特性为研究目标，选取了正辛烷、正癸烷、正十二烷和正十四烷共4种纯烷烃进行对比试验，在喷油压力为1.0MPa、喷气压力为0.8MPa且环境背压为标准大气压下采用相位多普勒粒子分析(PDPA)技术对喷雾液滴的粒径与轴向速度开展测量，重点关注不同燃料射流由近场到远场发展的微观特性演化规律．结果表明：4种燃油液滴虽然因为物性的差距导致雾化效果有差异，但采样点的液滴索特平均直径(SMD)均小于20μm，且随射流发展均呈先破碎后聚合的非单调变化特性，轴向平均速度都呈单调增大的变化特性．进一步分析发现，该现象产生的物理机理是液滴“破碎-融合”、“融合-弹开-蒸发”两种竞争机制的相互作用．

优化船舶柴油机润滑系统运行监测中的传感器配置策略，有利于高效获取润滑系统运行状态数据，准确分析其运行状态特征，向柴油机运维技术研究和工程应用提供可靠数据支持．构建以故障模式识别度、传感器失效容错能力和传感器数量为核心的传感器配置策略综合评价指标，基于改进灰色关联分析(IGRA)法构建故障模式相关性矩阵，进而结合粗糙集理论进行评价指标计算，通过非支配排序遗传算法Ⅱ(NSGA-Ⅱ)实现传感器配置策略的Pareto优化．结果表明：包括滑油泵、过滤器、主机滑油进口、滑油冷却器的温度与压力等9个监测传感器的初始配置策略，经优化后仍可以在维持原有故障识别能力的前提下，将传感器数量由9个减少至5个，其容错性能验证显示，当单一传感器失效时仍能保持81.14%～96.00%的故障隔离率．

传统的分布式活塞式航空发动机故障诊断方法需要人工参与，诊断过程不连贯，而基于一维卷积神经网络(1D-CNN)的故障诊断存在易过拟合、提取特征信息尺度单一的现象．针对以上问题，设计了一个结合卷积注意力机制的改进残差多尺度卷积块和一个多尺度特征融合分类层．基于此，构建了残差多尺度卷积神经网络(RMSCNN)用于活塞式航空发动机点火与喷油系统的故障诊断．首先，通过改进残差多尺度卷积块提取原始时域数据的多尺度特征信息；然后对并行输出的网络结构进行降维、融合，形成多尺度特征融合层；最后，使用Softmax进行分类识别．结果表明：对于包含了点火提前角异常、喷油量异常共16类的活塞式航空发动机故障数据集，RMSCNN能够实现91.44%的故障诊断准确率，相比1D-CNN、GoogLeNet和ResNet50等常见网络，具有更好的故障诊断结果．

CO₂大量排放所导致的全球变暖效应，已经引起了广泛关注．再生能耗过高成为限制船舶碳捕集系统(CCS)应用的主要原因．针对船舶柴油机特殊需求，构建了3-甲氨基丙胺-环丁砜-水(MAPA-SFL-H₂O)新型两相吸收体系．试验模拟船舶废气，气体流量为1000mL/min，在不同吸收剂组分比例、吸收温度(30～60℃)、CO₂体积分数(3%～5%)以及杂质气体(SO₂和NO)等条件下使用鼓泡装置和滴定装置研究两相吸收剂的吸收、解吸和循环性能．结果表明：MAPA-SFL-H₂O两相吸收剂在船舶尾气不同CO₂体积分数条件下的吸收速率高于乙醇胺(MEA)，在吸收剂质量比为3:3:4时性能最佳，循环负载相较同质量的MEA提高72.3%，再生能耗降低28.4%．碳-13核磁共振(¹³CNMR)检测显示，MAPA的伯胺基团是主要CO₂载体，仲胺基团参与质子转移．吸收剂的相变受CO₂负载影响，负载升高使SFL析出形成贫相，促进分相，显著降低再生能耗．

针对柴油发电机组传动系统中分段刚度弹簧-阻尼联轴器异常碰撞故障，建立了考虑联轴器碰撞的传动系统动力学模型，基于模型研究其故障机理和诊断方法，提出了消除故障的方案．首先，分析了机组起动过程中实测传动系统的扭振信号频率特征，结合传动系统自由振动计算所得扭振模态特性，确认机组起动过程中通过临界转速时联轴器主、被动端发生了碰撞．之后，进一步研究了联轴器主、被动端产生碰撞时联轴器关键件(中间盘)受力情况，计算得到该联轴器中间盘最大应力达到325MPa，超过了中间盘材料的疲劳极限(225MPa)，导致联轴器中间盘断裂．然后，建立了考虑联轴器碰撞的传动系统动力学模型，研究了柴油发电机组起动过程联轴器异常碰撞故障机理，分析了刚度、阻尼等影响因素，提出了替换原联轴器的方案并进行了试验验证，最终解决了联轴器异常碰撞故障问题．