针对柴油机在高原行驶存在功率下降的问题，提出一种采用燃气涡轮增压系统恢复高原柴油机功率的解决方案，该系统由燃烧室、压气机、涡轮、点火装置、喷油器和控制系统等组成，燃气涡轮增压系统的压气机分别对燃烧室和原柴油机供气，因而该系统同时需要两种不同压比的空气，为此专门设计了一个双压比压气机，并通过试验验证双压比压气机能够满足上述要求．以某柴油机为例进行计算分析，得到了初步的设计和工作参数，结果表明：采用燃气涡轮增压系统能够恢复柴油机在高原的行驶功率，为后续的样机研制提供了依据．

在一台汽油缸内直喷光学发动机上，设计并应用了全场可视的下置式活塞视窗，进行了高速摄影研究．为了实现燃烧室全场可视的目标，活塞视窗须采用曲面设计，曲面设计会造成图像的变形．研究了活塞视窗实现全场可视的条件，讨论了全场可视的设计准则；采用近轴平行光线计算了图像的理论畸变，并尝试优化视窗曲面型线，减轻图像的理论畸变；最后通过试验标定，采用了空间坐标变换的方法对图像进行了矫正，并将矫正前、后的图像与热力学数据进行拟合，结果表明：矫正后的图像与热力学数据的相关性有显著的提高．

针对经典 RPI(rensselaer polytechnic institute)沸腾换热模型中激冷项热流密度子模型适用性和精度问题，结合内燃机典型的冷却工况，以欧拉两相流模型为基础，引入激冷项修正系数，开展冷却水腔内沸腾换热数值模拟，分析了激冷项修正系数对沸腾换热的影响规律．结果表明：随着激冷项修正系数的增加，激冷项热流密度呈线性增加的趋势．当进口流速为 1m/s、进口温度为 95℃以及激冷项修正系数为 0.4 时，总热流密度计算值与试验值误差在5%以内．通过多次试算获得各个工况下的激冷项修正系数值，据此建立激冷项修正系数拟合公式．将该拟合关联式应用于实际缸盖沸腾传热计算，结果表明：在排气门鼻梁和喷油器孔等发生沸腾换热的区域修正后的计算温度值比未修正的情况要更接近实测值，其误差最大下降了 4.61%，而在未发生沸腾的区域，两者与试验值的误差变化不大．

为有效地从实测的柴油机机体表面振动信号中提取缸套磨损故障特征，提出了一种改进的自适应集合经验模态分解(EEMD)方法. 针对目前集合经验模式分解方法中两个参数(加入白噪声的幅值系数、集合平均次数)依靠人工选择难以准确获取的问题，通过引入相关系数、相对均方根误差准则以及信噪比分析，给出一种可自适应确定这两个参数取值的方法，提高了信号的分解质量，通过仿真分析验证了改进自适应 EEMD 方法的良好性能. 最后，将该方法应用于柴油机缸套磨损故障特征的提取，以各状态下的实测振动信号的瞬时能量谱和特征分量的能量作为故障特征，实现对缸套磨损诊断和磨损程度的识别.

为研究机械约束和热状态对缸盖与缸垫间热弹性接触非线性问题的影响规律，以某4气门柴油机为研究对象，建立了缸盖一缸垫一机体一螺栓的四体接触关系简化模型。采用增广拉格朗日乘子法作为接触算法，在不同的螺栓预紧力和热状态下，计算了缸盖底板的受力变形，揭示了标定工况热态下机械约束对缸盖底板相关部位接触应力和节点位移的影响规律，及标定预紧力时不同热状态对结果的影响。研究表明：当预紧力为标定值时，施加最高燃烧压力后，标定工况热态下缸盖底板正对缸圈处及排气门侧螺孔处的接触应力与冷态时相近，节点位移有所减小，不同热状态下螺孔处节点位移及正对缸圈处接触应力和节点位移的变化幅值均小于2%；除少数情况外，缸盖底板各相关部位的接触应力和节点位移随预紧力增大而增大。上述研究结果也说明：目前采用常温条件进行缸垫密封性试验基本上能够代表实用状态。

为了揭示柴油机高压共轨燃油喷射系统中瞬时轨压波动规律及其特征参数与喷油量的关系，提出了一种基于瞬时轨压波形特征参数的喷油量观测方法。将瞬时轨压波形划分成一系列典型片段，采用4个特征点和4个特征段来描述每缸瞬时轨压波动特征，并用10个特征参数来评价每缸喷油过程的瞬时轨压波动特征。对各稳态试验工况点瞬时轨压波动特征参数均值化处理后，建立了轨压波形群特征数据库，并揭示了不同工况下瞬时轨压波动规律。基于燃油连续性方程，构建了喷油量观测模型，利用轨压波形群特征数据库对喷油量观测模型进行参数辨识和离线验证。结果表明：该喷油量观测模型结构简单，观测精度高，为在电控单元中的应用奠定了基础。

综合考虑温黏效应和热膨胀导致的半径间隙变化，结合动载作用下的非线性油膜力，考虑压力流和剪切流对摩擦力矩的共同影响，建立了更为精确的涡轮增压器浮环轴承系统温度预测模型。在涡轮增压器浮环轴承试验台上对回油温度进行实测，并对仿真结果进行对比分析。研究结果表明：仿真所得结果与试验所测结果有较好的吻合性，证明了温度预测模型的准确性；温度和转速变化关系接近线性，温升、黏度、环速比和轴承间隙等变化均在合理范围之内，浮环轴承工作状态良好。

以柴油机氧化催化器（DOC）、催化型柴油机颗粒捕集器（CDPF）、选择性催化还原催化器（SCR）及氨氧化催化器（ASC）为研究对象，利用发动机台架，对DOC-CDPF-SCR-ASC和DOC-SCR-CDPF两种不同的后处理系统构型方案在不同测试循环下的NOx转化效率、NH3泄漏、N2O排放、颗粒（PM）排放、颗粒数（PN）排放及CDPF的被动再生效果进行了对比研究。研究表明：两种构型方案下的PM及PN排放基本一致；DOC-CDPF-SCR-ASC构型方案具有更高的NO，转化效率和颗粒物被动再生效果，该构型方案下CDPF对SCR催化器入口处的NO2/NOx摩尔比起到调控作用，使其更有利于SCR的反应，同时由于CDPF中的被动再生及NO氧化反应会释放热量，SCR催化器平均温度与DOC-SCR-CDPF构型方案下差别不大；而DOC-SCR-CDPF构型方案下，CDPF可以起到ASC的作用且具有更低的氨泄漏，但会产生较高的NO2和N2O排放。

为解决相继增压柴油机在切换过程中碳烟排放急剧增加的问题，在TBD234型柴油机上建立了基于数据实时采集的压缩空气辅助试验系统，对采用喷气方法降低切换过程中碳烟排放进行了试验研究。研究结果表明：在燃气阀打开时开始喷气，喷气持续期为3s是最佳喷气策略；喷气始点提前或延长喷气持续期不能明显改善碳烟排放；喷气始点延后或者缩短喷气持续期会减弱喷气效果；与原机相比，采用最佳喷气策略可以提高切换过程中的空燃比，改善缸内燃烧过程，使烟度值降低50.5%。

对一台增压、火花点燃液化天然气（LNG）发动机的进气系统加装一套补气装置并进行试验，连续记录补气过程中进气压力、空燃比、燃料质量流量和缸内动态压力等体现缸内燃烧及热功转化过程的瞬变参数。通过分析实测燃烧放热率（ROHR），揭示了瞬变状态下发动机空燃比、燃料质量流量和进气压力等运行参数对燃烧特征参数的影响，指出燃烧推迟、失火和平均指示压力（IMEP）波动等燃烧失常现象，并得出这些现象的产生原因。研究结果表明：无论是稳态工况还是瞬态工况，LNG发动机的燃烧过程主要由过量空气系数决定。