针对高强化柴油机气缸盖排气门鼻梁区严重的热负荷问题，提出在该区域冷却水腔中建立特殊的结构表面以强化其传热的能力，并建立8 种不同的特殊结构表面．采用欧拉多相流以及壁面沸腾换热模型分别对8 个不同结构表面的鼻梁区简化流道进行流动传热仿真分析，并设计了流动沸腾试验平台，验证仿真计算的可靠性．在此基础上，研究各种结构表面对表面流动的扰乱程度以及对传热系数的影响，最后进行各结构表面传热能力的综合评价．结果表明：特殊的表面结构对表面湍流强度以及传热系数有不同程度的影响，其中柱体结构表面与两种槽肋结构表面对湍流强度的提升都达4.9 倍以上，叉排式柱体结构表面与垂直流向的槽肋结构表面的提升传热系数分别提升了65.9%和57.4%；并且在传热能力的综合评价得到上述3 种结构对火力面最高温度降低均达23℃以上.

搭建了摆动摩擦副试验台，并进行了连杆小头轴承典型工作状态下的台架模拟试验．对台架试验后的轴承试件进行了衬套松脱测试；对衬套和活塞销磨损表面分别进行了三维形貌观测和能谱分析．试验表明：相同条件下持续加载的摩擦温升要显著高于间歇加载的情况；在供油状态下，间歇加载工况的摩擦温升受负荷的影响较小，而持续加载时的摩擦温升受负荷的影响波动较大，并且靠近摩擦热源区域的温度波动最为明显．不同工作状态下，衬套松动的最大转矩是最小转矩的1.4 倍，最小拔出拉力为最大拔出拉力的73.3%．在供油间歇加载工况下，衬套表面出现了点蚀现象，从衬套上转移到活塞销表面的材料相对于持续加载工况的分布集中．

利用复合激光诱导荧光(PLIEF)技术，通过高温高压定容燃烧弹研究了撞壁距离对柴油喷雾撞击平板后的燃油分布影响．试验中，撞壁距离从12.5 mm 变化到32.5 mm．结果表明：撞壁距离对燃油分布有重要影响，随着撞壁距离的增加，液相燃油质量分数增加，过浓区间(φ＞2)的气相燃油质量分数减小，较浓区间(1＜φ≤2)的气相燃油质量分数增加到一定数量并保持变化不大，稀混合气区间(0＜φ≤1)的气相燃油质量分数逐渐增加；瞬态最大当量比(φmax)降低；瞬态最低温度(Tmin)发展趋势与φmax相反；气/液相喷雾壁面射流半径和高度大幅减小，甚至不与壁面相撞．

基于一台单缸柴油机，采用进气道喷射乙醇同时缸内直喷柴油的方式实现双燃料预混压缩着火(PCI)燃烧模式. 固定发动机转速和负荷，通过调整预混乙醇比例以及柴油直喷策略，实现了不同程度的混合气燃料分层，并测量了相应的发动机循环波动特性，试验中NOx排放和COVIMEP分别控制在0.4g/(kW·h)和7%以下. 结合数值模拟研究了混合气燃料分层对双燃料发动机循环波动的影响，结果表明：燃料分层直接影响双燃料发动机循环波动. 首先，着火正时在上止点附近时有助于降低双燃料发动机循环波动，乙醇预混当量比、柴油直喷中主喷油量以及主喷正时直接影响混合气初始着火区域燃料活性以及当量比，进而影响混合气着火正时. 其次，混合气着火正时稳定性对于保证双燃料发动机燃烧稳定性较为关键. 此外，燃烧相位以及缸内爆压不变，采用较高的乙醇预混比例结合推迟的主喷正时可以实现更加稳定的着火，进而降低双燃料发动机循环波动率.

汽油机燃烧过程中产生的黄色火焰与生成的碳烟呈正相关，根据这一特征，利用高速摄影获取汽油直喷(GDI)光学发动机缸内的火焰图片，通过统计计算其中黄色火焰的信号强度，分析了缸内碳烟的生成规律以及燃料中甲苯、乙醇含量对缸内碳烟生成的影响．结果表明：在化学计量比燃烧条件下，碳烟在点火初期火花塞电极附近产生，这部分碳烟的滞留时间相对较长，整个燃烧过程中，碳烟的产生主要位于火花塞附近．甲苯比例的增加对碳烟生成有明显的促进作用；而添加乙醇能够抑制缸内碳烟总体生成量，但在点火之后的1° CA 内，黄色火焰信号强度没有降低，表明该时期碳烟的生成无法得到有效抑制．

基于定容燃烧弹研究了亚临界状态的正己烷喷射到近临界点的亚/超临界环境时的喷射燃烧过程，并利用高速摄像机和光学测试系统采集图像信息，探究相同超临界温度、不同亚/超临界压力下正己烷喷射燃烧过程的差异．结果表明：亚临界环境压力下，随着环境压力的增加，喷射正己烷的滞燃期呈先减小后增大的趋势，在临界压力处出现峰值，而进入超临界环境压力后，又呈现出减小的趋势．燃烧着火始点的位置随着环境压力的增加逐渐靠近油嘴，但在临界点附近，着火点位置沿喷射轴线方向离油嘴的距离呈先增大后减小的趋势．超临界环境下的喷射火焰相比于亚临界环境下的喷射火焰拥有较大的火焰锥角，这是由亚/超临界环境下燃油喷射、汽化及燃烧过程的差异所致．

针对尾气热管理系统进行了一维柴油催化氧化器(DOC)化学反应动力学与流动的耦合模型研究．基于已有的柴油机原排碳氢反应机理研究，对碳氢喷射尾气热管理系统进行了整合修正．模型主要考虑了系统在DOC 上游安装的碳氢喷嘴喷入的柴油液滴，在DOC 内部形成气态碳氢化合物的蒸发热解和催化反应过程．同时将柴油液滴蒸发热解过程进行改进优化，设计了一种“两步蒸发热解法”简化复杂的柴油蒸发热解过程，并给出了相应的阿伦尼乌斯型蒸发热解速率经验公式．模型基于GT-Power 软件搭建，同时在柴油机上进行了稳态工况碳氢喷射升温试验，并利用试验数据针对模型进行了标定．结果表明：标定后的模型与试验动态结果误差较小，这一理论与工程标定相结合的模型研究方法可以用于国Ⅵ尾气热管理控制策略开发．

基于柴油机颗粒捕集器(DPF)再生性能测试台架，研究了入口过渡段长度、再生温度和再生时间对其再生性能的影响，同时也探索了DPF 再生时出口颗粒物数量浓度排放性能的变化规律．结果表明：随着过渡段长度的增加，再生效率和效能比先保持不变，后逐渐降低，继而又趋于稳定，DPF 内部最高温度与最大温度梯度均呈逐渐降低的趋势．再生温度的增加会使再生效率和效能比先缓慢增加而后迅速增加，但DPF 内部最高温度和最大温度梯度呈线性增加的趋势．碳黑沉积较为均匀时，再生时间的增加能够在一定程度上提高再生效率，提高再生温度将会出现再生时间拐点，且随着再生温度的增加，再生时间拐点提前，拐点之后继续增加再生时间，再生效率增加量较小．DPF 出口颗粒物总数量浓度和粒径分布与其内部沉积的碳黑分布特性具有较大关系，无过渡段时，DPF出口颗粒物总数量浓度呈先增加后减小的趋势，加装50 cm 过渡段时，DPF出口颗粒物总数量浓度逐渐减小．

超磁致伸缩材料具有输出大、响应速度快和稳定性强等优势，是驱动电控喷油器的最佳选择．结合材料的输出特性和喷油器的驱动需求，设计了一种超磁致伸缩式喷油器(GMI)，并基于AMEsim 软件建立了喷油器喷油特性的仿真模型；通过单次喷射仪测试了喷油器的喷油率曲线，对结构设计的可行性及仿真模型精度进行验证．结果表明：不同参数下的仿真模型计算值与试验值十分吻合，具有较高的计算精度；同时，所设计的超磁致伸缩式喷油器既可执行大流量喷射，也能实现高精度控制，喷油性能优良．

为更好地进行船用低速柴油机涡轮增压器进气噪声控制，以现有自行设计的径向进气消声器为研究对象，探讨了其性能预测方法，并进行了相应的试验验证．结果表明：消声器对压气机性能影响较大，压气机性能计算时应将其考虑在内；采用管道声模态法计算了消声器传递损失，主要降噪频段及降噪量结果与试验测量值一致，消声器可以有效抑制高频段的增压器进气噪声，离散单音噪声峰值明显降低．在增压器高转速时，消声器对中、低频段的多重单音噪声峰值抑制能力有限，在原有消声器结构中加入声衬，可以使消声器低频和高频声学性能得到进一步优化．