以计算得到理想状态下的缸内压力、温度、传热系数为初始边界条件，用有限元方法计算发动机温度场，用试验测得的温度场校核计算的准确性，然后将温度场结果作为已知条件计算变形，得到漏气面积并计算端面漏气初值。用漏气后转子发动机状态更新计算边界条件，进行循环计算，最终得到端面漏气量。之后，用此方法研究了转速对端面漏气量的影响，得出如下结论：发生变形后，转子与端盖之间的漏气面积在曲轴转角约630°时达到最大值，最大漏气面积随转速的增加呈拟线性下降趋势；漏气率在上止点附近达到最大值，在上止点附近端面漏气量约占端面总漏气量的50%。漏气率随发动机转速的增加逐渐减小，最大漏气率所对应的曲轴转角随转速的增加而减小。

在一台经改造的单缸试验发动机上开展了早喷和气道喷射对汽油压燃低负荷工况燃烧和排放特性影响的试验研究。采用的两种喷射策略分别为早喷结合主喷及气道喷射（PFI）结合主喷。研究的喷射参数包括早喷时刻、早喷比例和气道喷射比例。结果表明：早喷和气道喷射的燃油主要影响后期的燃烧放热过程，燃烧始点和燃烧过程前期的快速放热部分主要受主喷控制。早喷和PFI油量喷射比例增大时，着火推迟，燃烧相位推后，NOx排放降低，后期燃烧速度提高，燃烧持续期缩短，燃烧终点提前。早喷造成的湿壁会降低燃烧效率，增加未燃碳氢化合物和CO的排放。

利用Aspen Plus建立计算模型，分析运行参数及系统布置形式对有机朗肯循环性能的影响，并以净输出功率和系统所需的总换热面积的比值作为经济性指标分析其经济性。结果表明：蒸发温度、蒸发压力和有机工质流量对有机朗肯循环的净输出功率均有一定的影响，其中改变有机工质流量影响最大，蒸发温度次之；综合考虑经济性和净输出功率，柴油机全负荷下系统在蒸发温度160℃、蒸发压力2.5MPa、有机工质流18kg/s时性能最优。工质流量影响最大且易控制，在不同柴油机运行工况下只需改变有机工质流量就可适应负荷变化，负荷越大回收的能量越多，其净输出功率均占柴油机主机功率的8%左右。添加内回热器使系统热效率提高2.65%，期效率提高4.5%，再增加一个低温循环，净输出功率可增加94.90kW。

在一台液压自由活塞发动机（HFPE）样机上进行了活塞运动规率的试验。研究表明：活塞的运动规律对于燃烧相位和累积放热量的变动具有自适应性；随着燃烧相位的提前或累积放热量的增大，活塞换向提前，最大升程和压缩比降低；这种自适应性可有效避免均质压燃过程中的爆震与后燃现象，保证缸内最高压力、最大放热速率的稳定，减少指示功的损失。

基于国V标准汽油，通过添加均三甲苯改变汽油中芳香烃的含量，在一台缸内直喷（GDI）汽油机台架上研究了汽油芳香烃含量对于GDI颗粒物（PM）排放及其微观理化特性的影响。研究结果表明：GDIPM排放随负荷增加而增加，在中低转速范围内随转速增加而降低；在高负荷下，芳香烃含量的增加会显著增加PM的排放并降低PM的氧化活性；芳香烃含量的增加促使PM前驱物增加，同时使碳层结构石墨化程度更高，阻止PM的二次氧化，从而增加了PM的排放。

在一台装有电液可变气门的单缸柴油机上，通过改变进气压力，研究了不同喷油正时和内部废气再循环（EGR）率下汽油压燃的燃烧特性和排放特性，并对实现汽油燃料高效清洁稳定低温燃烧（如平均指示压力循环波动系数<5%，NOx排放低于0.4g/（kW·h），烟度低于0.1FSN，CO和HC排放尽可能低）的控制区间进行了探索研究。内部EGR通过排气门两次开启实现，发动机转速和循环喷油量分别固定为1500r/min和28mg。研究结果表明，基于燃油早喷、较低内部EGR率和适量进气压力（0.12MPa）的协同控制可以使辛烷值为93的汽油在平均指示压力约为0.47MPa的工况下实现高效清洁燃烧。

基于GT-Power并耦合层流火焰速度经验公式开展了甲醇和甲醇重整气对直喷汽油机性能影响的对比分析。首先分别基于双燃料层流火焰速度经验公式，求取了异辛烷一甲醇和汽油一甲醇重整气层流火焰速度，根据层流火焰速度计算出燃烧持续期，作为燃烧模型的输入变量，进而探讨了汽油掺混不同比例的甲醇及甲醇重整气对发动机性能的影响规律。研究结果表明：掺混甲醇重整气与直接掺混甲醇相比，发动机有效热效率和输出转矩明显增加，当量比油耗降低，CO排放水平相当，但NOx，排放增加。尤其在稀燃条件下，掺混甲醇重整气使热效率增加明显，这说明燃料重整方式在提高直喷汽油机热效率方面更有应用潜力。

为了充分利用发动机尾气余热能量，并解决冬季柴油机难以起动的问题，设计了一套冬季柴油机燃油加热快速起动系统。在利用副油箱低标号燃油起动后，将柴油机尾气余热热量通过不锈钢一钠钾合金热管由排气管引至燃油，以实现对油箱中高标号燃油加热。通过台架试验，讨论了某6缸柴油机的余热特性及柴油机可利用尾气余热回收潜力，并在此基础上对热管工作特性进行了试验分析。研究结果表明：在柴油机全工况范围内，排气温度范围为440K~800K，柴油机尾气中至少有1/3的余热能可以利用；热管起动时间仅需275s，可以提供的加热温度范围为350K~600K。试验获取了在限定转速下的有效燃油消耗率与燃油温度变化情况，证明了冬季柴油机燃油加热快速起动系统对发动机的经济性有明显的提升。

基于内燃机动力学和多缸内燃机轴系任意测点简谐角振动与各缸对应简谐力矩的关系式，推导了内燃机曲轴测点角振动响应与内燃机功率的关系式，提出了基于曲轴角振动谐次幅值实现内燃机在线有负荷测功的方法；基于线性叠加的原理，比较不同燃烧介质的大功率内燃机气体激振力矩和往复惯性力矩对曲轴测点处角振动特征谐次幅值的影响。对某天然气内燃机和某柴油机进行仿真和试验研究，特征谐次幅值曲线证明了理论的正确性；利用曲轴测点扭振角位移特征谐次幅值计算内燃机的实际运行功率，最大误差为3.5%。

为了更加准确地研究发动机水套内冷却液流动传热问题，在Mixture多相流基础上建立了一套适用于发动机水套沸腾传热的气液两相流模型。以某直列4缸汽油机为研究对象，通过试验对汽油机第4缸火力面温度进行测量，两相流与传统单相流模拟结果对比表明两相流准确性更高。在两相流模拟结果基础上找出了汽油机水套壁面高温危险区，并基于发动机水套的设计要求提出了优化方案。模拟结果表明：优化后水套内冷却液的流动与冷却更加均匀，水套壁面温度明显降低，传热效果得到了提升。本研究可为以后的发动机沸腾传热研究和冷却水套设计提供参考。