针对重型柴油机选择性催化还原（SCR）控制系统，基于质量和能量守恒，推导出SCR策略中的排气流量数学表达公式，并应用开发软件D2P MotoHawk建立排气流量模型，通过发动机稳态工况和瞬态工况试验对比排气流量模型计算结果、脉谱控制插值结果与实际排气流量结果。结果表明，稳态过程中排气流量模型计算值与发动机台架测量值最大误差为5%，而脉谱控制模式脉谱插值的排气流量与发动机台架排气流量计测量值最大误差为10%；1000 r/min瞬态加载过程中排气流量计算模型的精度更高，与实际排气流量相比误差在8%以内，而脉谱插值的误差高达18%，WHTC排放循环在满足排放法规的前提下，应用模型控制氯泄漏大幅度降低（50%），平均值仅为8×10-6，尿素喷射总量也降低了2%。

针对一款3缸增压气道喷射汽油机，采用三维仿真与台架试验相结合的方式，研究了中、高滚流比燃烧系统在外特性工况下对缸内燃烧、整机动力性、经济性的影响。结果表明：滚流比数值大小直接影响湍动能峰值出现时刻及湍动能中心位置，进而影响火焰传播及发展；过高滚流比会导致湍动能中心偏心，影响火焰传播。采用中等滚流比的燃烧系统A有利于火核形成及火焰传播，缩短总燃烧持续期，进而提高热效率。在中低转速时，中等滚流燃烧系统A燃烧50%燃料所对应的曲轴转角比高滚流燃烧系统B提前，最多可提前3.4°，指示平均压力循环波动率可维持在3%左右。

介绍了一种基于原机循环油量的柴油机-天然气发动机调节原则，根据此燃料调节原则可以确定引燃柴油和天然气的控制策略：首先将加速踏板位置按照原机油泵油量解释为总油量需求；然后按替代率确定出与总油量需求等热值的两种燃料的量；最后根据标定的数据得到目标油门位置和天然气喷射脉宽。在Matlab/Simulink环境下配置硬件资源，编写带有信号输入/输出、控制参数计算、工作模式确定与切换等完整可靠功能的控制程序，生成可执行文件并下载到MotoTron硬件内，然后在一台潍柴机械泵柴油机改装的双燃料发动机上对控制程序中的MAP进行了标定。最终的验证试验结果表明：按上述循环油量调节方法开发出的双燃料发动机工作稳定，能够实现准确快速的控制；其动力性与原机水平一致，虽然有效效率普遍低于原机，但得益于天然气的低价，其具有诱人的成本优势。

在一台6缸增压电控共轨二甲醚发动机上进行试验,研究了预喷时刻、预喷燃料量、喷射压力、主喷时刻等喷射参数对二甲醚部分预混合充量压缩燃烧(PPCCI)发动机燃烧与排放特性的影响.试验结果表明:随预喷时刻提前,缸内压力峰值降低,二甲醚发动机缸内燃烧由两阶段放热转变为PPCCI三阶段放热,氮氧化物(NOx)排放显著降低,HC和CO排放升高;随预喷射燃料量增加,缸内压力峰值及预混合燃烧的冷焰反应和热焰反应速率明显增大,NOx排放逐渐降低,HC和CO排放显著升高;随喷射压力降低,预混合燃烧热焰反应速率增加,主喷扩散燃烧始点推迟,扩散燃烧放热率峰值和NOx排放明显降低,HC和CO排放升高;随主喷时刻推迟,预喷预混合燃烧几乎没有变化,主喷扩散燃烧延后,缸内压力峰值和放热率峰值降低,NOx排放显著降低,HC和CO排放升高.

在一台3.8L涡轮增压中冷4缸柴油机上通过试验研究了排气压力对柴油机燃烧和性能的影响.试验中拆除了原机增压器及中冷器,通过自制压力调节装置直接控制柴油机进、排气压力.试验结果表明:排气压力对柴油机缸内压力的影响较小,最高燃烧压力及相位变化不明显;空气质量流量与排气压力具有一定的线性关系,排气压力每增加10 kPa,空气质量流量减少约1.2～2.0 kg/h,减小百分比为0.4％～0.7％;柴油机排气温度与排气压力具有一定的线性关系,排气压力每增加10 kPa,排气温度增加约4.0～4.7℃;排气压力增加使柴油机的动力性和经济性恶化,排气压力每增加10 kPa,转矩减小约2.3～3.1 N·m,减小百分比为1.0％～1.9％,比油耗增加约2.8～7.1 g/(kW·h),增加百分比为1.4％～3.3％.仿真计算表明:排气压力增加使泵气过程负功增加,排气压力每增加10 kPa,泵气过程平均指示压力减小约9.8～10.7 kPa,减小百分比约13％.

在研究选择性催化还原(SCR)反应的气态氨平衡关系及催化剂动态转化效率-储氨量关系的基础上,提出了一种基于催化剂台架试验-性能模拟计算结果对比的台架试验条件下SCR催化反应体系中气态氨供给速率、尿素存积速率的定量计算方法。使用该方法针对特定SCR台架试验数据进行的计算,结果表明:在催化剂入口排气温度300℃、空速40000 h-1时,尿素水溶液分解存在一定程度滞后,但最终分解较为完全。这为研究SCR台架评价中尿素水溶液的分解条件及其对评价结果的影响提供了工具。

提出了采用纳米流冷却液雾化冲击冷却提升缸盖鼻梁区高热密度区换热能力的方案,利用计算机仿真计算、高速摄影及内燃机台架系统研究了纳米流雾化冲击对缸盖高热密度区换热效果及不同冷却方案对柴油机工作性能的影响.研究结果显示,采用雾化冲击方式能实现缸盖高热密度区的良好冷却且温度一致性较好,温度值相差幅度不高于6℃.原因在于纳米流冷却液沸腾换热以核态沸腾为主,且雾化冲击冷却方式可以提升柴油机缸盖的进气质量流量,相比传统冷却方式最大可以提升9.7％的质量流量.在中高转速下NOx排放量和烟度值的最大降幅分别为2.7％和4.0％,在中低转速下HC及CO排放量的最大降幅分别为10.2％和5.3％.

为深入了解振荡条件下的两相流运动过程与流动换热特性,采用数值仿真研究方法,摒弃活塞复杂的结构因素,以简化模型为研究对象,从基础问题出发探索各因素对两相流振荡换热过程的影响.通过一系列的数值模拟,直观地展现了油腔内两相流运动过程是高度紊乱的不对称流动.研究结果表明:除活塞二阶运动产生偏离外,油腔上下运动引起的压力变化也将引起油柱倾斜,造成喷油与油腔入口偏离;活塞运动产生的强制振荡是影响腔内流动换热波动的决定性因素,油腔表面传热系数、填充率等的波动频率都与活塞运动频率完全吻合.此外,研究还发现喷油速率、活塞转速等参数对填充率和传热系数都会产生显著的影响,但这些影响因素可能并不是单一作用而是相互耦合的.喷油油柱在进入油腔时的速度与活塞的最大运动速度之间的匹配度可能是影响油腔填充率及传热系数的一个关键因素;当喷油的绝对速度与活塞最大速度接近或大于活塞最大速度时,将达到较为理想的填充率和传热系数.

以热重试验结果为基础,研究了被捕集到低温等离子体发生装置极板上的柴油机颗粒物的氧化反应机理函数。采用Malek法,将试验结果与常用的固体反应机理函数获得的曲线、经验公式(empirical formula,EF)拟合的曲线进行对比。研究结果表明:常用的固体机理函数获得的标准曲线、反应速率曲线与试验结果一致性较差;加热速率分别为5、10、20K/min时,通过EF经验公式拟合得到的反应速率曲线与试验得到的反应速率曲线基本重合,且相关系数分别为0.968 1、0.992 4、0.990 4。以加热速率为10K/min得到的幂指数确定的颗粒物氧化反应机理函数为f(α)=α-0.29(1-α)1.54[1-ln(1-α)]3.93。三种不同的加热速率条件下,由该机理函数获得的标准曲线与试验曲线变化趋势十分相似,可以较为准确地反映柴油机颗粒物的氧化反映机理。在不同加热速率条件下得到的指前因子lnA与活化能E保持了很好的线性关系,满足公式lnA=0.136E-7.015,相关系数为0.994。

基于一台带有低压废气再循环（EGR）回路的小排量增压进气道喷射（PFI）发动机，研究了进气正时（VVT）对低压EGR汽油机油耗与燃烧特性的影响。结果表明：EGR率越小，泵气损失越大，EGR率较小时泵气损失随EGR率的变化程度较小，EGR率较大时泵气损失随EGR率变化程度较大；进气门开启时刻相对于上止点提前或滞后均会使泵气损失减小。在1 850 r/min、0.45 MPa工况下，进气门在上止点前10°，28°曲轴转角和上止点后24曲轴转角开启可使泵气损失依次减小2.3%、11.9%和18.8%；进气门开启时刻越提前或迟后，EGR率越大，对应的燃烧持续期和滞燃期越大，燃油消耗率越小；与原机相比（燃油消耗率为294.49 g/（kw·h）），综合优化EGR率和进气门开启时刻后（EGR率为10%、进气门开启时刻为上止点后25°曲轴转角）的最佳燃油消耗率为283.44 g/（kw·h），可使燃油消耗率提高 3.8%.