研究了氧化催化器（diesel oxidation catalysts，DOC）方案和选择性催化还原催化器（selective catalytic reduction，SCR）与DOC的组合方案（SCR+DOC）对柴油机掺烧甲醇时的排放。试验结果表明，DOC促使NO2比例恢复至柴油机排放水平，且显著降低了甲醇排放，但对甲醛的净化效果不够理想；SCR+DOC方案在保持NO2比例处于柴油机常规水平的条件下，完全消除了双燃料发动机的甲醛和甲醇排放。针对各阶段NO2比例的变化现象，先后分析了燃烧温度和排气温度下相关可逆反应的标准吉布斯自由能变，阐明了各阶段的主要反应及进行方向。针对SCR+DOC方案促进甲醇完全氧化的可能原因，结合相关研究进行了讨论。

基于流体体积函数（volume of fluid，VOF）模型和动态重叠网格技术对柴油机喷油嘴断油过程中燃油流动特性进行了三维动态模拟。并通过可视化试验对透明喷嘴断油前后的流动进行了试验研究，着重分析了针阀运动对空化和倒吸的影响，其数值模拟与试验一致。结果表明：在针阀落座过程中，喷孔先于压力室发生空化现象，但二者最大空化量表现为压力室大于喷孔；通过对空化和倒吸进行量化分析证实空化溃灭后导致喷嘴内的压力降低是引起空气倒吸的原因；同时对3种不同针阀落座速度喷嘴内的空化和倒吸展开研究，结果显示3种喷嘴压力室内的空化量随针阀运动速度增大而增大，而喷孔内空化量基本相等；最后，通过理论推导得出了反映断油过程中喷嘴内空化的新空化数，解释了喷嘴内产生空化的机理，及针阀运动对喷嘴内空化和倒吸影响的原因。

为了测量缸套-活塞之间的摩擦力响应，采用浮动缸套法设计搭建了缸套-活塞摩擦力倒拖测量系统，通过台架试验获取了多种转速工况下缸套-活塞组件间的摩擦力和侧向力曲线，并用连续小波变换对实测数据进行了时频分析。结合缸套模态分析对实测信号频域信息进行理论解析，结果表明：缸套摩擦力波动特性与其结构固有模态有关。

针对热冗余通讯在增加船用柴油机电子管理系统通讯可靠性时，默认及冗余总线在不同的抖动下存在数据接收方无法接收两路CAN总线报文的问题，提出以时间戳报文统一系统内所有节点的时间信息，以((X+n)/Y）×T（Inhibit）的偏移量作为异步通讯周期发送的起始时间，以(X/Y）×T（Inhibit）为时间窗长度，将所有过程数据对象（PDOs）放入不同的时间窗内发送，降低瞬时负荷率，增强可调度性；提出最大延迟时间检测方法，提高两路数据的一致性。通过试验对比冗余CANopen的两种传输模式，结果表明，该方法能有效提高数据的可调度性和一致性。

基于数值模拟计算，研究了不同预喷策略下某非道路直喷柴油机混合气形成和燃烧过程，分析了挤流和涡流对主、预喷燃油当量比分布和燃烧的影响。结果表明：适当增大主预喷间隔（20°）能够使预喷燃油在挤流带动下进入燃烧室凹坑；适当强度的进气涡流比（1.5~2.0）能使预喷油束偏转并在相邻两束主喷油束之间燃烧。二者都可以改善主喷和预喷油束的重叠，并且可以充分利用预喷燃油的放热量促进主喷燃油的混合和提升燃烧速率。优化喷油策略结合适度的进气涡流可以提高发动机功率，降低碳烟排放，但会使NOx排放增加。

在一台单缸光学发动机中，利用高速摄像和热力学分析方法，研究了不同缸内残余废气率（iEGR率）下DME喷射时刻（SOI）从曲轴转角-15°变化到-40°过程中自身的燃烧过程。结果表明，在不同iEGR率下，随着SOI提前，燃烧重心前移，燃烧持续期减小，放热率峰值增加，当到达某一特定的SOI值之后，燃烧重心后移，燃烧持续期增加，放热率峰值减小。当SOI在-25°~-15°范围内时，iEGR率32%工况下的燃烧相位迟于iEGR率25%工况，而当SOI为-30°和-40°时iEGR率为32%下的燃烧相位较早。火焰的形态与DME的自燃区域有关。随着SOI提前，初始自燃点逐渐远离喷嘴侧，自燃区域更为分散。在不同工况下，随着瞬时放热率增加，火焰的相对光强增加，用相对光强变化趋势可以表征瞬时放热率的变化。

基于一台单缸可视化汽油机研究了缸内的爆震现象。通过调节发动机运行参数及运用高速摄影技术，在更大的观测视角内拍摄了缸内不同强度爆震的火焰发展过程。试验所记录的图像信息结合缸内压力数据，为爆震形成的原因及强烈爆震中大幅度压力震荡波的产生提供了分析依据。研究发现：末端气体自燃引起的轻微爆震与强烈爆震的压力震荡和火焰图像明显不同；爆震自燃点的发展模式影响了缸内压力波的震动幅度，诱发强烈爆震的自燃点接近缸壁区域，但并非壁面点火。自燃点可形成自燃反应锋面的扩散，其传播路径受到主火焰与缸壁的限制。

采用数值模拟方法研究了第一参比燃料（PRF50）的低温重整过程及其产物对压燃式发动机燃烧和排放特性的影响。研究结果表明，PRF50燃料的低温重整区域随当量比的增加而增大，初始温度和压力的选择范围变化有限，并且PRF50燃料发生低温反应的触发界线开始向较高的初始进气温度方向移动；初始进气温度和当量比对重整过程的影响要大于初始压力的影响；PRF50燃料的低温重整产物均可使PRF50燃料均质充量压燃的燃烧相位提前，且重整产物的加入改善了发动机有害排放中一氧化碳、未燃碳氢和氮氧化物的排放，指示热效率也可提高约3%。

通过建立柴油机氮氧化物（NOx）排放、碳烟排放预估模型和柴油机颗粒物捕集器（DPF）内碳烟颗粒的催化氧化反应模型，探讨了一种基于质量平衡的DPF碳载量在线预估方法。欧盟驾驶循环（NEDC）测试工况的排放试验结果表明，柴油机NOx和碳烟排放预估模型计算结果与试验结果的误差分别为5.1%和3.9%。在车辆实际道路行驶工况进行了DPF碳烟颗粒加载试验，结果表明，试验过程中对DPF碳载量的在线预估值与试验结果的最大偏差为0.48g/L，平均偏差为0.17g/L，模型的平均预测误差为2.1%。本研究为热再生时机的准确判断提供了有效参考。

基于可视化单通道台架，采用激光位移传感器在线测量再生时过滤壁面上颗粒层厚度，采用电镜离线观测颗粒层形貌，探索已沉积的炭黑颗粒层在柴油机颗粒捕集器（DPF）过滤壁面上的再生氧化过程。结果表明，基于颗粒层厚度变化曲线，再生过程分为3个阶段：第I阶段，颗粒层厚度缓慢降低；第Ⅱ阶段，颗粒层厚度快速降低，氧化反应主要发生在DPF孔隙气流处，颗粒层表面出现凹坑形貌；第Ⅲ阶段，颗粒层厚度再次缓慢下降。同时，炭黑颗粒微观形貌由均匀堆积形貌向链状和环状形貌变化，颗粒层随氧化的进行呈现凹坑结构。