在电控单体泵试验台上进行了低速供油特性试验研究，分析了不同喷油持续期、凸轮轴转速条件下的喷油压力和针阀升程变化情况，并研究了低速时电控单体泵的喷油量循环变化规律。试验结果表明：电控单体泵低速工况时，电控单体泵喷油压力与针阀升程曲线存在明显波动，并随凸轮转速增加，波动变化减弱；在不同喷油持续期内，大持续期喷油压力与针阀升程曲线波动规律与小喷油持续期一致；低转速下小喷油持续期喷油量循环波动小于大持续期工况，且随凸轮转速增加，喷油量循环波动降低。

在一台改造的单缸发动机上开展了进气道喷射汽油、缸内直喷柴油的双燃料燃烧模式的低速高负荷扩展研究．结果表明：汽油/柴油双燃料发动机高负荷工况需配合高比例废气再循环(EGR)，当采用原机相同工况的进气压力时，由于进气量不足抑制了高EGR 率的应用，导致高NOx 排放．通过提高进气压力，稳定燃烧对应的柴油喷油时刻范围变宽，汽油比例上限提高，降低了燃烧控制的难度．但由于汽油/柴油双燃料发动机的汽油高度预混合特性及直喷柴油引起的局部不均匀性，导致缸内最大压力升高率(MPRR)及碳烟排放偏高，限制了其向更高负荷的扩展．在提高进气压力的同时，通过提高汽油比例及EGR 率，实现了在限定条件下向更高负荷的扩展及燃油消耗率的降低．相比于原柴油机，汽油/柴油双燃料发动机高负荷扩展的受限因素由进气增压前的高NOx排放转变为增压后的高压力升高率．

为改善柴油机颗粒物排放问题，进行了柴油机富氧燃烧的试验．通过一台单缸高压共轨柴油机在不同的进气氧体积分数条件下研究了预喷时刻和主喷时刻对柴油机颗粒物排放的影响．采用DMS500 型快速颗粒光谱仪测试分析了柴油机富氧燃烧排放颗粒物的数量浓度、质量浓度、粒径分布和几何平均直径．结果表明：随着预喷时刻提前，颗粒物数量浓度和质量浓度变化范围不大，几何平均粒径略有增大；随着主喷时刻推迟核态数量浓度减小，凝聚态数量浓度增加，颗粒物质量浓度增大，凝聚态质量浓度和几何平均粒径增大；进气氧体积分数增加，核态数量浓度增大，凝聚态数量浓度减少，颗粒物质量浓度下降，几何平均粒径减小．

将燃料理化特性参数依次分离，研究不同燃料特性在宽广废气再循环(EGR)范围内对柴油机燃烧和排放的影响规律．结果表明：试验选用的国Ⅳ柴油燃料，成份的改变如芳烃和硫含量降低对燃烧和NOx、THC、CO 及碳烟排放影响作用很小．燃料沸点和黏度降低，预混放热峰值增大，碳烟排放降低；负荷增大后对碳烟降低作用减小．燃料沸点和黏度在中、低比例EGR 率下对气体排放影响很小，在高比例EGR 率下低沸点、低黏度燃料THC 和CO 排放较高．十六烷值是决定燃烧放热时刻的最重要参数，不同十六烷值燃料在高比例EGR 率下对滞燃期影响更显著．十六烷值和含氧是降低碳烟两个决定性因素，孰重孰轻视燃料特性而定，不同十六烷值燃料的气体排放差异很小，只在低EGR 率下随十六烷值降低，NOx排放略有升高．正丁醇分子结构较甲醇、乙醇、丁酸甲酯和2，5-二甲基呋喃(DMF)能更有效降低碳烟．

针对某可调向心涡轮增压器，基于蜗壳流动周向非均匀性的分布规律，提出采用改进喷嘴座连接臂结构和非均匀布置可调导叶的设计方案，以降低涡轮级各部分的流动损失，提高涡轮效率．结果表明：改型后涡轮工作在发动机标定功率工况对应相似转速条件下效率相对提高值最大为5.18%，发动机最大转矩工况对应相似转速条件下效率相对提高值最大为3.57%；改型后蜗壳出口气流角变得更加均匀，蜗壳出口气流角与导叶开度角相接近，减小了喷嘴环区域的流动损失，解释了改型前、后涡轮效率提高的原因；改型后各叶轮流道流量的周向非均匀性明显降低，各叶轮叶片负荷周向分布更加均匀．证明改型方案对提高涡轮效率，降低叶片振动，延长涡轮有效使用寿命具有积极的影响．

控制阀是电控单体泵燃油系统中的关键部件，该阀通过快速打开导通高、低压油路，实现喷嘴处的断油控制，该过程是一个动态过程．通过理论分析得出，导致控制阀流场为非定常流动的原因是阀芯的快速运动和进/出口压力的瞬态变化使燃油产生加速度，该加速度使燃油惯性力增强．通过控制阀区域流场动态及稳态仿真计算对比了控制阀阀芯区域在稳态和动态条件下的流场特性，结果表明：随着开度的增加，动态时空化呈增强趋势，而稳态则呈减弱趋势；在整个打开过程中，动态与稳态下锥面进/出口燃油流速存在较大差异；小开度时稳态流通能力强于动态，大开度时则相反．

基于模型的柴油机性能预测可有效降低电控系统设计与标定成本．为此，采用纯燃烧产物与缸内气体总质量的比值描述工质的成分，改进了扫气模型及整个柴油机工作过程模型．通过引入燃烧产物所占比例改进了零维燃烧模型中的反应速率模型，建立了燃烧模型与扫气质量的联系．同时将扩散燃烧模型进行了简化和整合，使其能够响应多次喷射．结合燃油喷射模型，建立了一种基于零维燃烧模型的性能预测模型，该模型可响应喷油规律和缸内工质状态的变化．以某大型低速船用柴油机为例进行了仿真，计算结果与试验数据吻合良好，计算速度满足实时仿真要求，可用于柴油机电控系统设计与标定、性能优化等领域．

通过内燃机高海拔模拟试验台进行了二级可调增压柴油机不同海拔和工况性能试验，研究了高压级可变截面涡轮增压器(VGT)叶片开度对二级可调增压柴油机性能的影响，得到了不同海拔全工况VGT 叶片最佳开度脉谱．结果表明：在不同海拔下，大负荷工况VGT 叶片最佳开度随转速增加逐渐增大，中、小负荷工况VGT 叶片最佳开度随转速增加先减小后增大；随海拔升高，相同工况下的VGT 叶片最佳开度逐渐减小；与单级增压柴油机相比，海拔5.5km 二级可调增压柴油机最大转矩和标定功率分别提高了11.0%和11.8%，低速转矩平均提高了31.1%，适应性系数提高了19.2%，最低燃油消耗率和低速时燃油消耗率分别降低了4.8%和15.3%；不同海拔高、低压级增压器与柴油机的联合运行线均位于压气机较高效率区．

基于大涡模拟方法对一台燃用低热值气体燃料的发动机缸内湍流涡团与火焰相互作用过程开展了模拟，分析了缸内急燃期火焰传播过程中火焰前锋面上湍流涡核的分布特征，研究湍流涡团与火焰面的相互作用机理，并研究了涡对结构对火焰面传播的影响．结果表明：急燃期燃烧过程中，缸内背景湍流和火焰面相互作用，促使高强度涡核分布在火焰前锋面上，而涡核增大火焰面褶皱程度，火焰面面积增加，有助于更多高强度火核的产生；未燃区涡对的两个涡团相互逆向旋转导致火焰面受到局部的卷吸或者拉伸等作用，是火焰面出现明显皱褶的主要原因．

基于一台 2.0L 高压共轨柴油机，并结合自行开发的电子控制与信号采集系统，研究了包括不同喷油压力、循环喷油量和喷油时刻在内的共轨供油参数对柴油机离子电流信号特性的影响．结果表明：离子电流幅值与积分值随喷油压力、循环喷油量的提高与喷油时刻的提前而增大．在不同的共轨供油参数下，离子电流相位总是滞后于燃烧相位，但离子电流相位与燃烧相位的变化规律一致，证明了离子电流信号相位表征燃烧相位的可行性．