通过一款涡轮增压汽油机，研究了不同的进气湿度对发动机性能的影响．试验结果表明：随着湿度的增加，一方面实际进入缸内参与燃烧的干空气量下降，另一方面燃烧相位和燃烧持续期恶化，两者共同导致发动机的实测转矩降低而燃油消耗率升高．在大负荷工况时，发动机的抗爆性因湿度增加而得到改善，通过优化发动机的点火提前角，可以改善发动机的燃烧相位，增压发动机在大负荷工况的燃油消耗率反而降低，降低了1.4%～1.8%．

设计了一台船用柴油机稳态扫气光学试验装置，用以研究低速二冲程船用柴油机的扫气过程．利用立体粒子图像测速技术对不同参数下的缸内扫气流场进行了研究．结果表明：随着扫气口径向切角的增大，平均涡心位置与气缸轴线的偏离增大，涡流强度有所增强，气流的轴向速度呈现先增大后减小的趋势；随着扫气口开度的减小，涡心附近的轴向速度先有所增大，当扫气口开度降低到25%时，轴向速度大幅度减小，并出现回流现象．为通过流场评估扫气性能，提出了“扫气非均匀性系数”．试验发现在扫气口径向切角为15°及20°时扫气性能较好，此外，扫气口开度对扫气性能的影响仅体现在扫气口开度较小时，此时在扫气口附近的轴向速度均匀性差，影响扫气性能．

针对4 气门汽油机为获得缸内大尺度涡流减小进气流量的问题，提出可旋气门变相异升程方法，即采用带背脊气门旋转加强涡流，并通过调整进气凸轮相异角改变两个进气门升程差调整涡流．仿真与试验证实，在稳态流动状态下，随着相异角的增加，涡流尺度增加．存在相异角时，在凸轮轴转角小于80° CaA 和大于100° CaA 的情况下，分别在缸内产生一次较大尺度涡流，且方向相反．研究表明：气门旋转可促进大尺度涡流的产生，可旋气门变相异升程在不减小进气量的情况下可以对缸内涡流运动进行调节，相异角为8°时，涡流比可达0.51，平均流量系数偏差仅为0.9%．

设计3 种不同尺寸的锥度孔透明喷嘴，在尽可能抑制壁面空化的情况下研究了喷油压力、喷嘴孔尺寸及针阀升程对喷嘴内线空化的出现规律、强度及瞬态特性的影响，进而对喷雾的影响．结果表明：在喷嘴低针阀升程时会存在起源于针阀锥面处的线空化，可轻易延伸至喷孔出口，形态粗壮，引致非常大的喷雾锥角，而随针阀的抬起，这类线空化消失，代之以孔与孔之间的线空化，空化形态较细，对喷雾锥角影响相对很小，这为柴油机启喷阶段和喷油末期喷雾锥角的骤增与波动提供了一种合理解释；喷雾锥角的波动与线空化发展程度及其延伸至喷孔出口处的空化厚度间存在强烈的依存关系；线空化对喷雾的影响存在迟滞现象，这与空化泡喷出喷孔后破裂及流体运动惯性有关．

在定容燃烧弹内模拟柴油机上止点工作环境，进行喷雾燃烧试验．在环境氧体积分数为15%和21%时，用热泳探针在喷雾火焰不同轴向位置进行碳烟采样，用高分辨透射电镜(HRTEM)对样本进行观测和分析，研究不同环境氧体积分数对柴油碳烟颗粒形貌与纳观结构的影响．结果表明：环境氧体积分数从21%降低到15%，碳烟基元颗粒的氧化过程受到抑制，基元颗粒平均直径和团聚物回转半径增大，微晶碳层片段长度减小，扭曲度增加，基元颗粒石墨化程度降低；在同一氧体积分数下，随着采样位置远离喷孔，基元颗粒直径和团聚物回转半径减小，微晶碳层片段长度增加，扭曲度降低，基元颗粒石墨化程度增加．

基于可视化单通道试验台架，采用固体颗粒发生器产生来流颗粒使颗粒均匀沉积到柴油机颗粒捕集器(DPF)过滤壁面上，使用激光位移传感器在线测量过滤壁面上颗粒层厚度和电镜离线观测颗粒层形貌与结构，对碳黑颗粒特性和灰沉积量在DPF 过滤壁面上的沉积过程开展研究．结果表明：针对颗粒层厚度曲线，沉积过程可分为深床期、长树期、搭桥期及颗粒层期；而针对过滤压降曲线分为深床期、过渡期和颗粒层期．随壁面过滤速度增大，过滤压降增大，颗粒层厚度增大，形成的颗粒层越致密，且厚度曲线进入颗粒层期的厚度从15 μm 增加至约30 μm. 在固定的壁面过滤速度工况下，由于碳黑颗粒特性存在差异，颗粒自身团聚程度越高(SB4A＞FW200＞PU)，对应的最终过滤压降和堆积密度越大．在有灰沉积的工况下，随着灰沉积量从0 g/L 增加至6 g/L，沉积碳黑颗粒时，DPF的初始压降增大，但最终过滤压降和碳黑颗粒层的堆积密度呈先减小后增大的趋势，尤其在灰沉积量为2 g/L 时同时达到最低．

基于矩方法算法和预混火焰程序，实现一维预混火焰中汽油替代燃料燃烧生成碳烟的详细数值模拟．其中气相详细模型为包含多环芳烃(PAHs)生成机理的多组分汽油替代燃料反应动力学模型，详细碳烟颗粒相模型包含成核、凝并、PAHs 表面沉积、表面生长和表面氧化过程．结果表明：燃烧过程中苯(C6H6)分子摩尔分数是影响PAHs生成的直接原因，决定了汽油替代燃料生成PAHs 摩尔分数的大小；芘(C16H10)分子摩尔分数直接影响碳烟的生成过程，决定汽油替代燃料碳烟排放水平；可依据汽油替代燃料的组成评价燃烧生成PAHs 和碳烟的水平，汽油替代燃料中甲苯/二异丁烯总含量越高，其生成PAHs和碳烟量越大，反之亦然．

开展了丙酮(A)、丁醇(B)和乙醇(E)按照3:6:1 的比例混合而成的溶液(ABE)/柴油混合燃料的静态和动态 单滴油试验，静态单滴油试验结果表明，掺混30%～70% ABE 在柴油中，其液滴内部会发生微爆现象，ABE50(ABE 溶液占总的混合溶液体积的50%)微爆程度最剧烈，原因是该组分比例下气泡生成最多，液滴燃烧速率最快．动态单滴油试验是在自由落体条件下进行的，得到了与静态试验相同的结论．研究表明：4 种燃料的燃烧速率为ABE50＞ABE30＞ABE70＞D100(纯柴油)；而且，较之柴油液滴周围所形成的明显的球形碳烟壳，当ABE 含量大于10%液滴周围几乎没有碳烟生成，证明了ABE能够有效抑制碳烟的生成．

利用研制的存储式活塞稳态温度测量装置对变海拔高度下的活塞多个测点稳态温度进行了测量，以试验测量结果作为标定依据，计算不同海拔高度下的活塞温度场和热机耦合应力，研究活塞热负荷随海拔高度的变化规律．结果表明：在工况一定时，活塞测点温度随海拔高度增加而升高，在海拔高度为3.0 km 处，关键测点的最高温度达292℃，比在平原海拔高度高了30℃以上；活塞第一环槽温度也由平原的225℃升高到高海拔处的261℃，已经出现润滑油结焦的情况．活塞应力值和变形受海拔高度影响较大，在高海拔时活塞热应力和热变形明显增大．研究结果可为高原工作的活塞设计、改进和热负荷的控制提供参考．

基于一台快速压缩机（RCM）试验平台开展了能量密度和壁面温度及其相互作用对异辛烷/空气和正庚烷/空气混合气爆震强度的影响。研究结果发现：随着能量密度和壁面温度的提高，两种燃料的爆震强度均显著提高。对于异辛烷/空气混合气，能量密度对爆震强度的影响随着壁面温度的升高显著增强，且壁面温度对爆震强度的影响也随着能量密度的升高而显著增强。而正庚烷/空气混合气基本不存在上述关系，其爆震强度一直处于较高水平。这说明能量密度和壁面温度对不同反应活性燃料爆震强度影响规律有所差异。