正丁醇具有与柴油互溶性好、挥发性好和自身含氧等特点，是一种良好的清洁替代燃料，为了改善天然气双燃料发动机的燃烧和排放特性，在引燃柴油中掺混了正丁醇．通过调整喷油时刻，使燃烧相位(CA 50)固定在6° CA ATDC 处，对比分析了正丁醇掺混体积分数分别为0%(B0)、10%(B10)、20%(B20)和30%(B30)时缸内的燃烧和排放参数．研究结果表明：随着正丁醇掺混比的提高，滞燃期延长，燃烧持续期缩短，缸压峰值升高，放热率峰值先升高后降低，B10 的峰值最高．此外，指示热效率提高，CO 和HC 排放降低，而NOx 排放略有增加．

分别采用CFD 耦合柴油/天然气/氢气(DNH)三燃料化学动力学机理以及CHEMKIN 化学动力学分析的手 段，对柴油/天然气(DN)双燃料发动机掺H2 的燃烧特性、重要组分及排放物生成过程进行数值模拟．研究表明：在保持引燃柴油量不变的条件下，将缸内燃料热值5%的天然气(NG)替换为H2，燃烧过程中关键自由基OH 的浓度峰值会增加了88%；而OH 的强氧化性促使CH4的氧化速率增加，HC 排放下降为91.8%，CH2O 和CO 的生成速率及峰值浓度增加，CH2O 排放减少为97.5%，CO 排放降低为23%，碳烟排放下降为19.3%，由于缸内燃烧温度增加，导致NOx 排放增加为51%；掺H2 之后，缸内压力升高率增加，燃烧持续期缩短，累积放热量及瞬时放热率峰值增加，缸内温度峰值增加，温度峰值相位提前．

为进一步降低燃油消耗率和有害排放，开发增程器专用发动机，在一台缸内直喷(GDI)汽油机上选取增程器的3 个运行工况点，开展了当量比燃烧模式下的低压废气再循环(LP-EGR)试验研究．结果表明：随着废气再循环(EGR)率的增加、点火时刻的推迟，缸内压力和放热率峰值降低且推迟，燃烧持续期延长，缸内燃烧由爆震逐渐过渡到失火，NOx排放降低．随着EGR 率的增加，HC 排放升高，CO 和PM 排放降低．点火时刻对HC、CO 和颗粒物(PM)排放的影响规律随EGR 率的变化而不同．引入EGR 前、后的颗粒物总数量(PN)浓度值均在较低的数量级(105 /cm3)．3 个工况点综合优化后的最低有效燃油消耗率为219.1 g/(kW·h)，较原机降低了7.75%．

建立基于可变几何截面增压(VGT)二级可调增压柴油机高海拔工作过程仿真模型，并进行了验证．将反向传播(BP)神经网络与仿真模型相结合，完成柴油机高海拔、变工况下增压与喷油系统控制参数的匹配模拟计算．结果表明：与原机相比，优化后柴油机在5.5 km 海拔下，低转速增压压力和进气流量平均提升24.2%和26.9%，最大转矩提高9.1%，低速转矩平均提高了38.9%，标定功率提升6.7%，低速燃油消耗率平均降低了3.7%，空燃比平均降低了9.7%．高海拔低转速下，柴油机动力性得到有效提升，中、高转速下，最高燃烧压力降低至限制值以下，达到了预期的优化目标．

一种全可变液压气门机构(FHVVS)可实现气门最大升程、开启持续角和配气相位的连续可变．通过分析实测气门升程，发现FHVVS 机构的进气门开启过程可分为凸轮驱动段、液压控制段和落座节流段．在液压控制段中气门开启不受凸轮型线的控制，使进气门的运行速度和加速度明显提高．与传统配气凸轮机构相比，在气门开启持续角相同时，FHVVS 系统的气门开启角面值明显提高，且转速越低角面值提高幅度越大．试验表明：点燃式发动机采用FHVVS 控制负荷，大幅度缩短了进气门开启时间，并在较短的进气门开启持续期内，提供了较大的气门开启角面值，使小负荷工况的泵气损失得到大幅度降低，尤其在小负荷、低转速时的改善幅度更为明显．

在高压共轨柴油机上研究了使用掺混20%聚甲氧基二甲醚的柴油(D80P20)对搭载柴油氧化型催化器 (DOC)和催化型颗粒捕集器(CDPF)的后处理装置(DOC+CDPF)的影响，包括小负荷时的低温氧化特性和大负荷时的颗粒物加载和再生特性．研究表明：小负荷工况下在1 400～2 000 r/min 内，DOC 和DOC＋CDPF 对柴油排放的CO 转化效率平均分别高达70%和90%，而对D80P20 排放的CO 转化效率则仅近19%和36%，燃用柴油时DOC 和CDPF 后端的排气升温现象较为明显，低温氧化特性优于D80P20；在大负荷低速工况下，燃用D80P20时，DOC 前/后两端排气氧质量分数以及NO2 排放均明显高于柴油，但CO 原始排放和不透光烟度显著低于柴油．因而DOC＋CDPF 对D80P20 的CO、PM 氧化放热量较低，DOC 后端温升明显低于柴油．此外，大负荷下DOC＋CDPF 对D80P20 排放的CO 净化效率和PM 氧化再生效率高达近100%，DOC＋CDPF 前/后端压差峰值仅是柴油的1/3，其可显著降低CDPF的堵塞风险，减少主动再生频率．

针对应用于车用发动机有机朗肯循环余热回收系统的某型涡旋膨胀机，基于原型机工作腔流场结构和温度分布对涡旋齿变形的影响特点，提出采用与原型机基本几何结构参数相同的变径基圆涡旋型线的设计方案，对比分析改型前、后的涡旋膨胀机排气腔和背压腔流场以及温度场分布的差异，研究改型前、后两膨胀机变形特性的差异．结果显示：改型后的膨胀机削减了两侧背压腔内部气流微团的摩擦和旋涡二次流的机械能损耗，排气腔与背压腔压力及温度分布更均匀；改型后的涡旋膨胀机拥有与原型机相似的工作能力、更小的工作腔空间、更高的等熵效率和更小的变形量．

基于非线性稳定性理论，在同时考虑射流周围气体同轴旋转、射流和周围气体可压缩性以及射流液体中含空化气泡的条件下，建立了描述同轴旋转可压缩气体中含空泡液体射流稳定性的色散方程，并验证了色散方程及其求解方法的正确性．在此基础上，进行了同轴旋转可压缩气体中含空泡液体射流形态的研究．结果表明：周围气体的同轴旋转改变了射流表面的占优扰动模式，即扰动模式由轴对称扰动占优转变为非轴对称扰动占优；随着气体同轴旋转强度的增加，射流周向形态的变化越来越明显，射流表面会逐渐形成越来越多凹凸不平的波纹．射流及其周围气体的可压缩性对射流周向形态的影响不明显，但会对射流的轴向形态产生一定作用．总体上看，空泡的存在对射流形态的影响弱于气体同轴旋转的影响．通过研究进一步完善了液体射流稳定性数学模型，加深了对液体射流分裂与雾化机理的理解．

在尿素结晶机理分析的基础上，提出以壁面温度的结晶容许最小碰壁量为阈值的结晶风险判定方法，建立尿素液滴碰壁量与结晶之间的关系．通过测量尿素液滴碰壁区域的排气管内外壁面温度变化过程，以结晶响应来表征尿素结晶风险．该方法通过某重型柴油机的尿素结晶过程的模拟计算和试验分析，在不同稳态工况下的结晶程度，取得较好的预测一致性．在此基础上，进一步引入结晶时间尺度辅助筛选瞬态试验循环的结晶工况窗口．提出的结晶风险评估与预测方法在实际应用中能显著缩短试验周期，节约试验验证成本．

使用定容燃烧弹模拟一款重型柴油机在海拔为0、3.0 和4.5 km 条件下运行时缸内的热力学状态，研究了不同海拔下柴油撞壁喷雾的着火特性．分别使用背光散射成像技术和广域低通化学发光成像技术，实现了喷雾和着火过程的可视化．研究结果表明：高海拔对撞壁着火过程有明显的抑制效果，撞壁距离为57 mm 时，海拔从0 km 升高到4.5 km，着火延迟从0.57 ms 延长到0.89 ms，着火距离从14.83 mm 增大到18.68 mm，而且高温着火区域面积增加，出现多区域同时着火的概率增大；相同海拔下不同撞壁距离对着火延迟的影响很小，但是由于平板的存在限制了喷雾向下游的发展，不同撞壁距离会显著影响着火位置，而且海拔越高，不同撞壁距离对着火位置的影响效果越明显．