采用可视化定容弹搭配高速数码相机研究柴油两段喷射过程中预喷对主喷喷雾在低温下的燃烧特性的影响。通过对单段喷雾燃烧过程的试验研究发现，随喷射压力增大单段喷雾燃烧的着火延迟期与燃烧持续期减小，而火焰浮起长度与液相长度增大。同时，在相同喷射压力与喷射脉宽下对比单段喷雾燃烧过程与两段喷射主喷燃烧过程得到：两段喷雾的主喷着火位置更靠近喷嘴；主喷的着火延迟期大大缩短，但预喷量对其影响较小；两段喷雾的主喷燃烧持续期增大，且随着预喷量的增大而增大；两段喷雾的主喷燃烧火焰浮起长度小于单段喷雾燃烧火焰浮起长度，且随着预喷量的增大略有增大；两段喷雾燃烧的液相长度小于单段喷雾燃烧的液相长度，且随着预喷量的增大而减小。

基于三维计算流体力学软件CONVERGE，通过数值模拟的方法，基于不同的燃油总量、直喷汽油量、预混汽油油量和汽柴油喷射时刻等参数，展开了缸内直喷汽油对反应活性控制压燃（RCCI）燃烧模式高负荷拓展影响的研究。结果表明：进气压力及柴油喷射时刻会影响缸内浓度分层进而影响燃烧过程，而汽油喷射时刻影响不明显；在汽油采用进气道结合缸内直喷的混合喷射策略下，增加缸内直喷汽油量可以进一步增强缸内的混合气浓度分层，延长燃烧持续期，降低缸内的最高燃烧压力和压力升高率，实现更低的燃烧温度。仿真计算结果显示：若保证碳烟和NOx排放在限值内且油耗有所降低，可将平均有效指示压力（IMEP）拓展至1.6MPa；将IMEP拓展到1.7MPa后，增加汽油的预混比例并不能提高IMEP，但对排放略有改善，相应的压力升高率和燃烧压力提高。

建立了汽油机连续可变凸轮相位（CVCP）调节系统的Hammerstein模型，其中相位器的动态线性模型基于力矩平衡方程和动态流量连续性方程建立，机油控制阀（OCV）的静态非线性模型根据压力一流量特性图建立，并利用Matlab/Simulink工具构建面向控制的图形化模型。在可变气门正时（VVT）系统试验台上进行不同机油温度下的开环控制试验，利用不同幅值和方向的相位角阶跃响应测量数据对模型进行检验。结果表明，所有试验条件下模型拟合度高于98%，均方根误差小于士1°。

基于等比例放大透明喷嘴搭建可视化试验台，以乙醇柴油为流动介质，通过控制燃油喷射压力改变孔内燃油流动速度，对比研究了不同燃油流速下3种针阀升程（3mm、6mm和8mm）所对应的喷嘴孔内空化现象及近场喷雾形态。试验发现：喷嘴孔内空化现象随燃油流速升高依次历经无空化阶段、空化阶段（初生-发展-超空化）和柱塞流阶段；同等燃油流速下针阀升程越小，则喷嘴孔内越易发生空化，且空化现象更为强烈。喷孔流量系数随燃油流速升高呈先缓慢增大后急剧减小的变化趋势；同等燃油流速下针阀升程越大，则喷孔流量系数越大。近场喷雾锥角随燃油流速升高呈先增后减的变化趋势；在柱塞流发生之前，同等燃油流速下针阀升程越小，则近场喷雾锥角越大，且喷雾锥角峰值对应的燃油流速越小。

为研究功率分流式混合动力汽车发动机起动过程，建立了动态阻力矩模型，在此基础上开展了发动机缸内压力试验，基于泵气阻力矩和往复惯性力矩公式，结合试验参数和数据，通过Matlab/Simulink对泵气阻力矩和往复惯性力矩进行了仿真计算。在30℃水温条件下开展了摩擦阻力矩试验，获取了静摩擦与动摩擦阻力矩数据。为研究节气门开度、初始曲轴转角和发动机水温对起动过程阻力矩的影响，开展了各转速下不同节气门开度缸内压力试验、不同初始曲轴转角静摩擦阻力矩试验和不同发动机水温动摩擦阻力矩试验，通过不同初始曲轴转角发动机拖转试验对动态阻力矩模型进行了验证。结果表明：通过对混合动力发动机起动过程阻力矩进行理论建模与试验，可以准确模拟混合动力发动机起动过程中的动态阻力矩特性。

应用场发射扫描电镜及X射线能量光谱仪，基于分形理论，研究不同采集区域的机动车源大气颗粒物表面形貌盒维数及其元素构成特征。结果表明，柴油机原排颗粒物大多呈球状，主要元素为C和O，粒径级较小的颗粒物粘结严重，比表面积大，形貌盒维数较大。粒径级较大的机动车扩散区域大气颗粒物呈现棱块状，Ca和Si元素含量逐渐上升，表明大粒径级颗粒物中含较多的矿物和扬尘。对于不同源的颗粒物，随着粒径级减小，其表面形貌盒维数均逐渐增大。

基于一台光学发动机，在1200r/min的转速下以正庚烷为燃料，应用高速摄像的方法研究了两次喷射模式下部分预混燃烧（partially premixed combustion，PPC）中的火焰发展模式，分析了两次喷射控制燃烧反应速率的机理。研究发现，在上止点之前单次喷射时，燃烧为典型的PPC燃烧，火焰发展模式被多点自燃主导。上止点之前两次喷射，火焰同样被多点自燃主导。相比于单次喷射，两次喷射没有改变火焰发展模式，对放热规律的影响较小。推迟第二次喷射的喷射时刻，可以增加扩散燃烧比例，降低放热率峰值，但是燃烧图像中碳烟信号明显增强。两次喷射都位于上止点之后时，火焰发展模式以火焰传播为主，放热率峰值降低，燃烧图像没有明显的碳烟信号。两次喷射可以改变火焰发展模式，有效地控制燃烧反应速率的同时保持较低的碳烟排放。

基于某型号船用柴油机电液可变气门系统的仿真模型，研究了回油电磁阀的开启斜率、最大开度限值、开启相位和供油压力对液压油路回油阶段瞬时压力的影响。研究结果表明：急降区的瞬时压力变化率几乎不受供油压力的影响，但随回油电磁阀开启斜率增加而增加，随开启相位的提前和最大开度限值的增加而减小；稳定区的波动方差随供油压力和开启斜率的增加而增加，随开启相位的提前和最大开度限值的增加而减小；自由下降区的瞬时压力变化率几乎不受回油电磁阀开启斜率、最大开度限值、开启相位和供油压力的影响。

利用CONVERGE软件建立了二冲程液压自由活塞发动机换气过程的三维计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）仿真模型，并且基于液压自由活塞发动机的独特结构，研究了气口比时面值、扫气箱压缩比、活塞顶倾角和活塞杆直径对换气过程的影响。结果表明：在未发生废弃倒流时，扫气效率主要与扫气比时面值有关，增大扫气比时面值有利于提高扫气效率；捕获率主要与排气比时面值有关，减小排气比时面值有利于增大捕获率；提高扫气箱压缩比有利于提高扫气效率，扫气箱压缩比从1.2增加到2.1，扫气效率提升9.8%；适当增大活塞顶倾角有利于扫气效率和捕获率的提高；减小活塞杆直径有利于提升扫气效率，但同时会导致捕获率下降。

为解决内燃机声品质评价中人工效率低、成本高的问题，引入卷积神经网络（convolutional neural network，CNN）模型和声谱分析方法构建了CNN声品质预测模型；同时模型中设计了带通滤波器，可对噪声样本进行自动特征提取，并以此为输入数据，利用自适应时刻估计（adaptive moment estimation，Adam）算法优化网络中各层权重，并将模型用于声品质评价。为证明CNN模型预测的性能，构建了基于心理声学参量的后向传播算法（back propagation，BP）声品质评价模型，并用于对照试验，在样本标签值（人工评价值）处理时，分析了客观评价心理声学参数与评分值的相关性，选取与人工评价结果相关度最大的4个心理声学参量作为BP模型的输入值进行预测。试验结果表明，基于CNN的声品质评价模型能更精确地预测内燃机声品质，并且在CNN预测模型中基于听觉谱的输入评价值比基于时域的短时平均能量、频域的频谱通量输入评价值精度更高。