内燃机缸内湍流场在内燃机的工作过程中扮演着极为重要的角色，对该特殊流场的分析除了需要精确的记录还需要科学的数学分析方法．该研究作为一种尝试，应用动态模态分解方法(DMD)对内燃机缸内流场采用粒子图像测速(PIV)测量数据库进行加工，研究缸内流场在不同频率下的流动特性，包括不同频率下涡团结构形态及其空间分布、能量/强度的分布及其耗散情况，从而有利于丰富人们对内燃机缸内湍流场特性的认识．

在定容弹中，利用高速摄影和相位多普勒粒子测试技术(PDPA)研究了喷射压力、背压和喷射脉宽对汽油直喷(GDI)发动机多孔喷油器喷雾特性的影响，包括喷雾贯穿距、粒度和速度特性. 结果表明：随着喷雾的发展，油束有往喷油器中心方向运动的趋势；在不同喷射压力和背压下，喷雾贯穿距均出现两阶段发展趋势；喷射压力和背压对喷雾的粒度和速度特性有着明显影响. 提高喷射压力会明显降低索特平均直径(SMD)，并会增加油滴速度. 增加背压会导致SMD 变大，并使油滴速度降低. SMD会随PDPA测量体位置远离喷油器而增大，这是由于在远离喷油器位置处，油滴间聚合作用占主导因素. 在喷射脉宽大于0.8 ms 时，喷射脉宽的变化对喷雾头部的速度影响不大，但是喷油脉宽的增加会导致SMD 变大.

为有效模拟实际柴油液滴的蒸发过程，以六种组分(甲苯、正癸烷、正十二烷、正十四烷、正十六烷和正十八烷)作为柴油的替代，构建了考虑辐射效应的多组分液滴蒸发的有效扩散模型，并与柴油液滴蒸发试验进行对比．结果表明：与单组分替代物相比，该六组分替代柴油的单液滴蒸发模型更能表征柴油在高温下的蒸发状态，且该六组分液滴初期蒸发较快、升温较慢，但总体生存时间增长，蒸发终了温度升高．液滴各组分表面质量分数快速减小(或增加)，但中心质量分数只在蒸发后期稍有变化．

基于三韦伯方程建立了增压柴油机燃烧模型，并分别在两个不同尺寸的增压器下负荷特性共142 个试验工况点对其校准，得出142 个样本模型和各工况点下燃烧模型中的9 个燃烧参数．考虑了柴油机转速、循环喷油量、喷油始点、进气压力和进气温度5 个运行参数对9 个燃烧参数的影响，用同样的数据建立了9 个燃烧参数MAP 图和神经网络辨识器(NNI)，分别建立了基于NNI 和MAP 的零维预测燃烧模型(NNI-model 和MAP-model)，进行了校准工况点仿真计算，结果表明：NNI-model 和MAP-model 均与样本模型具有较高的一致性，NNI-model 仿真精度稍差于MAP-model．将NNI-model 和MAP-model 分别进行了非校准工况仿真计算，结果表明：NNI-model 和MAPmodel均与试验结果基本吻合，NNI-model 仿真精度仍较高，而MAP-model仿真精度明显变差，与MAP-model 相比NNI-model 避免了多次线性插值累积误差，在偏离校准工况点时仍保持较高精度，泛化性更好，更适用于增压柴油机零维预测燃烧模型仿真研究．

将加氢催化生物柴油以质量分数为5%、10%、20%和30%的比例掺混到国Ⅳ柴油中，与纯国Ⅳ柴油共5 种燃油分别在定容燃烧弹中进行了燃烧特性的可视化试验；同时，在发动机台架上进行了欧洲稳态测试循环(ESC)十三工况排放特性的测试．可视化试验结果给出了不同环境温度和环境压力下随加氢催化生物柴油掺混比例的增加，燃烧滞燃期及燃烧持续期的变化规律；ESC 排放试验进一步证明随着加氢催化生物柴油添加量的增加THC、NOx、PM 和CO 排放都有不同程度的降低，其中，CO 的排放呈线性下降，NOx 排放的降低在高负荷、低转速时最为显著．

利用高原环境模拟试验和数值模拟相结合的方法，研究了高海拔(低气压)条件对缸内平均燃烧温度和温度场的影响．结果表明：高海拔下，缸内最高燃烧温度和不同曲轴转角对应的温度增大．随海拔的升高，缸内每循环油气质量呈线性下降趋势，海拔每升高1 km，下降3.5% ～7.0% ，且3～5 km 海拔下降速度高于0～3 km 海拔，油气质量的大幅下降造成缸内热容物质的减少，成为柴油机高原下燃烧温度升高的主要原因．在全负荷工况下，累积放热量随海拔的升高而减小，每千米海拔减小3% ～7% ．等负荷工况下，3 km 海拔累积放热量基本同平原保持不变，4 km 和5 km 海拔下则升高．不同工况累积放热量随海拔变化也对燃烧温度造成影响．数值模拟结果表明：喷注在高原环境下喷射速度、着壁和沿缸壁发展的速度更快，缸内高温温度场的扩展速度更快．高原后燃阶段高温温度场的范围明显扩大，通过对喷油参数进行优化能够缩小高温温度场的范围，减少后燃．

在一台电控高压共轨重型柴油机上，选择5 种不同十六烷值(CN)柴油(CN 为29、40、44、53 和62)进行欧洲稳态测试循环(ESC)测试．结果表明：在25% 负荷下，燃烧放热始点随十六烷值降低而推迟，最大爆发压力和最大压升率明显增大；负荷增大后，十六烷值对放热始点影响变小，在75% 和100% 负荷下，只有CN 为29 的燃料放热时刻推迟，其余4 种燃料缸内压力和放热规律受十六烷值影响很小．随十六烷值降低，有效燃油消耗率增大，但不同燃料有效热效率差异很小，因而低十六烷值燃料较高的燃油消耗是由其较低的热值造成的．随十六烷值降低，NOx、soot、HC 和CO 排放增大，在小负荷工况，十六烷值变化对排放影响更显著．ESC 十三工况加权结果表明，CN从62 减到29，有效燃油消耗率增加5.6% ，NOx排放增加23% ，soot排放增加300% ，HC和CO排放增加50% ．

气阀漏气是气缸盖声发射信号源之一，但缸盖声发射信号特征与柴油机的类型和气缸盖结构等密切相关，这影响到声发射特征参数的通用性．根据柴油机的结构及配气相位，分析了柴油机气阀漏气与其激励的声发射信号的关系，在某小型柴油机台架上试验研究了缸盖声发射信号的提取方法，根据气动声学公式，提出了基于漏气激励声发射频段能量法的气阀漏气特征参数，并在其他不同两类柴油机上进行了试验验证，结果表明：该方法具有很好的通用性，可为不同机型柴油机气阀漏气诊断提供技术参考．

基于包含润滑油填充率的Reynolds 方程和Greenwood-Tripp 微凸峰接触理论，采用质量守恒边界条件，通过使用有限差分法和有限元法联立求解热弹性流体润滑的各控制方程，以某高功率密度柴油机的主轴承为例进行热弹性流体混合润滑研究．通过分析功率密度升高对轴承性能的影响机理，确定需改进的结构参数，考察了油孔位置、椭圆形油孔、轴瓦表面粗糙度和润滑油油品对轴承润滑性能的影响，最终通过合理匹配结构参数使得轴承最小油膜厚度增加了45.04% ，峰值粗糙接触压力减小了76.85% ，平均粗糙摩擦损失功率减小了76.62% ．得到结论：最大剪切率是评价轴承润滑性能的重要指标，表面粗糙度对油膜振荡有遏制作用，油孔对轴承润滑性能具有很大的影响，以及合理匹配结构参数对轴承设计具有重要意义．

为防止水下排气柴油机发生海水倒灌事故，需弄清水下排气管内海水倒流发生的物理机制与发生条件．通过管内径为90mm、长度为1.8m 的水平玻璃管在1、2 及3m 不同水深下排气的试验，获得了水下排气管倒流极限以及排气口水深变化对其影响．结果表明：在一定排气量范围内水相会在排气管出口端下部稳定地滞留一定长度，但不会形成实质的水倒流；随管内滞留水长度由0 增至1.8m，对应的极限表观气速由24m/s 降至8m/s，极限Wallis参数由0.95 降至0.55，倒流极限呈现出先快速减小后趋于定值的趋势；在相同管内滞留水长度随排气口水深增大，极限表观气速略有减小，而极限Wallis 参数基本不变，表明Wallis 参数较好地表征了排气密度和排气速度对水下排气管倒流极限的综合影响．