以一台采用电控高压共轨的重型柴油机为样机，分别研究柴油机在冷机起动工况(冷却水温度为24 ℃)和热机起动工况(冷却水温度为80 ℃)的颗粒排放特性．结果表明：冷机起动工况下，颗粒数量的粒径分布呈单峰形态，核态颗粒的数量峰值粒径在20～30nm 之间；热机起动工况下，颗粒数量的粒径分布呈双峰形态，核态颗粒和聚集态颗粒的数量峰值粒径分别在15nm 和130nm 附近．颗粒的粒径小于100nm 时，冷机起动的颗粒数量要远大于热机起动．不论是冷机起动还是热机起动工况，瞬时颗粒数量均先上升、后下降并最后趋于相对稳定．前期起动阶段的瞬时颗粒数量均高于怠速稳定阶段；冷机起动工况下，瞬时核态颗粒和聚集态颗粒的数量大都明显高于热机起动工况．前期起动阶段、怠速稳定阶段和整个起动工况的累计核态颗粒数量，在总颗粒数量中都占有绝对支配地位．

利用球形传播火焰试验和一维平面火焰数值模拟对0.1 MPa、393 K 条件下甲烷-正庚烷混合物的预混层流燃烧特性进行了研究，其中当量比从0.7 到1.5、甲烷含量从0 到100% ．结果表明：随着甲烷含量的提高，甲烷-正庚烷混合物的层流燃烧速度和Markstein 长度首先基本保持不变，呈现出与正庚烷类似的特性，当甲烷含量达到75%时，其层流燃烧速度和Markstein 长度开始不同于正庚烷，逐渐发生变化．结合层流燃烧速度的敏感性分析，对混合物一维平面火焰中主要自由基的浓度和主要基元反应的反应速率随甲烷含量的变化进行了研究，发现当甲烷含量增至75%时，主要自由基(·H、·OH 和·O)的摩尔分数峰值和基元反应(R1 H＋O2＝O＋OH、R24 CO＋OH＝CO2＋H)的反应速率峰值都开始发生变化．

利用三维计算流体力学软件CONVERGE，通过数值模拟方法，系统研究了内部EGR 和喷油策略的耦合控制对汽油压燃(GCI)燃烧模式小负荷燃烧的影响．结果表明：采用排气门两次开启策略引入内部EGR 后，缸内温度得到显著提高；在平均指示压力pi为0.32MPa 的工况下，与单次喷射相比，采用两次喷射可以有效控制缸内混合气分布，提升缸内混合气浓区和高温区的一致性，进而显著提高燃烧效率和指示热效率；随着负荷降低，燃烧效率和指示热效率有所下降，需要提高内部EGR 率和进气压力以保持较好的燃烧特性；在pi约为0.22MPa 的工况下，单次喷射的燃烧效率较两次喷射更高，即随着GCI 负荷的降低，喷油策略应由两次喷射变为单次喷射以控制缸内混合气分布，从而使燃烧得到改善．

在顶置点火定容燃烧弹内加入一个网孔板，采用纹影法和压力采集系统，研究不同初始压力下氢气-空气预混合气穿过网孔时的火焰传播特性以及压力特性．结果表明：火焰通过网孔板时产生射流，网孔间火焰相互干涉，火焰前锋面积增加，诱导成湍流燃烧；相对于未添加网孔板而言，最大燃烧压力值几乎不变，达到最大压力的时刻提前，燃烧持续期缩短；火焰穿过网孔板后，传播速度提高，压力升高率增加；随着初始压力的增加，添加网孔板后的燃烧持续期变化率先增大后减小，在初始压力为0.10MPa 时达到最大值．

在SD2100 型柴油机上安装全可变液压气门机构，采用进气门早关(EIVC)的模式可实现进气门关闭时刻(IVC)和有效压缩比(ECR)的连续可变．结果表明：随着IVC 提前，ECR 降低，燃烧始点推迟，最高燃烧压力降低，最高燃烧压力对应的曲轴转角推后；当ECR 为13 时，出现最大燃烧压力低于上止点压缩压力的现象，甚至出现不正常燃烧循环，导致燃烧循环变动率显著增大；增压匹配EIVC 降低爆发压力和燃烧温度时也会出现燃烧循环变动增大的趋势；在相同的IVC 条件下，过量空气系数越大，混合气浓度越低，燃烧循环变动率也越大．进一步研究表明，EIVC 导致的燃烧循环变动问题与燃烧发展期 φ 密切相关，φ 越长，燃烧重心CA 50越偏离上止点，燃烧循环变动率越大；根据 φ 的增大量，适当增大供油提前角，可显著降低燃烧循环变动率，提高指示热效率．

针对涡轮增压柴油发动机在瞬态工况下因涡轮延迟现象所导致的碳氢化合物(THC)和颗粒物(PM)排放相对较高的问题，研究瞬态工况下废气再循环(EGR)变化率与发动机动力性能和排放性能之间的变化规律，搭建基于AVLPUMA系统的柴油发动机瞬态排放测试平台，监测瞬态工况下EGR 变化率、进气质量流量与NOx、PM 和THC 排放物之间的变化关系，在此基础上提出一种可变增量的EGR 控制策略．结果表明：通过该策略能够快速有效地降低发动机的喷油量，提高新鲜空气进入气缸的质量流量，提高瞬态空燃比，改善燃烧，最大程度地降低涡轮延迟现象对发动机造成的不利影响；在试验工况条件下，使用该策略可使累计颗粒物排放最高降低83.5% ．

缸内混合气的温度和浓度分布影响均质充量压缩着火汽油机的着火时刻．为此，利用平面激光诱导荧光法(PLIF)在可视化汽油机上研究进气道喷射方式下进气门相位及升程、燃油缸内直喷方式下喷油时刻对缸内混合气温度及浓度分布的影响．结果表明：在进气门升程保持不变时，随着进气门开启时刻推迟，缸内混合气平均温度呈现先增大后减少的趋势，而混合气的温度及浓度不均匀性增大；在进气门开启时刻一定时，随着进气门最大升程的增大，缸内混合气平均温度先增大后减少，缸内混合气温度及浓度的不均匀性减小；在相同的气门相位及升程下，直喷方式下缸内混合气的平均温度低于进气道喷射方式下的，并且随着直喷燃油时刻的推迟，缸内混合气平均温度降低．

发动机尾气能量占燃料燃烧放热总量的35% 左右，采用朗肯循环系统回收发动机尾气能量是实现汽车发动机节能的有效途径．针对一台2.0 L 汽油机，搭建用于回收尾气余热的朗肯循环试验系统，探究了汽油机不同负荷下朗肯循环系统的性能，并得到单阀膨胀机的示功图．结果表明：单阀膨胀机转速和输出功率随汽油机负荷的增加而增大．汽油机在4,000 r/min、90% 负荷工况下，膨胀机转速达到1,640 r/min，输出功率达到3.47 kW，相当于汽油机功率的5.8% ．当汽油机在转速为5,500 r/min、功率为76.6 kW 的工况下，膨胀机的最高压力可以达到6.69 MPa，通过测试示功图计算得到的单阀膨胀机的指示功率可以达到5.06 kW．

基于柴油机微粒捕集器热再生机理，建立了CFD 三维仿真模型，并利用场协同原理的数学模型对柴油机微粒捕集器过滤体热再生过程的速度矢量和温度梯度进行了场协同分析，研究各因素对场协同度的影响，结果表明：在低速大负荷工况下，微粒捕集器过滤体内的场协同度较高；进气扩张管的扩张锥角对过滤体内场协同度的影响很小，可忽略不计；采用较小的过滤体长径比能够有效增大高场协同度区域占整体区域的比例．计算结果与试验结果变化趋势较为吻合，数值误差较小，表明该模型较为准确，精度符合计算要求．

用数值模拟的方法研究了柴油机稀燃NOx捕集技术（LNT)浓燃再生过程中CO 还原NO 的反应过程．建立了铂（Pt)催化剂表面CO 还原NO 的详细化学反应机理模型，该机理包括5 种气相组分、5 种表面组分和11 步基元反应，其中包含了CO2、N2和副产物N2O 的生成路径．对反应器出口各主要组分摩尔分数随温度的变化情况进行了模拟，其结果与文献中的试验数据吻合良好．CO 和NO 的反应开始于250 ℃左右，N2O 为低温区间的主要产物；300 ℃时，N2 开始生成，并逐渐取代N2O 成为主要产物．分析了生成N2 的两条反应路径，结果表明：当温度低于330℃时，N 原子重组路径占主导；而温度高于330 ℃时，N2O 分解路径占主导．此外，预测了CO 摩尔分数对CO和NO转化率的影响，证明了CO自抑制效应，即随着CO摩尔分数的增加NO 转化率先升高后降低．