为解决承力框架结构的应力集中问题，采用应力流概念，在理论基础上对二维带孔平板结构进行仿真分析，得出应力值越大压差越大的结果，并在二维平板结构的基础上探索是否三维结构具有同样的结论。最后提出一种运用压差的方式对承力结构进行评价的方法，并运用此方法评价了改进后的活塞结构，从另一种角度为降低承力结构的应力集中现象提供了新的依据，扩展了解决问题的途径。

在快速压缩-膨胀机上进行试验，模拟液压自由活塞发动机（hydraulic free piston engine，HFPE）在不同缸内初始压力下的单次燃烧做功过程，并利用OpenFOAM和CONVERGE三维计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）仿真平台进行增压仿真研究。结果表明：液压自由活塞发动机随着缸内初始压力的增大，相同压缩比下发动机循环周期缩短，活塞在上止点附近停留时间缩短，爆震极限压缩比增大，抗爆能力增强。适当提高缸内初始压力有利于提高指示效率，当缸内初始压力提高至0.15MPa时，发动机指示效率由0.30提高至0.31，但当初始压力达到0.20MPa后，指示效率又降至0.30。针对缸内初始压力进一步增大后出现的效率降低问题，在仿真研究中发现采用多火花塞点火方案，即使在初始压力0.80MPa的条件下也能得到较高的指示效率而不发生爆震。

利用PRF70掺混燃料作为汽油表征燃料进行仿真研究，将三维计算软件CONVERGE和Chemkin结合，研究了汽油压燃燃烧反应过程的主要放热反应并对其进行了相关的化学反应路径分析。结果表明：在汽油压燃燃烧反应过程中，不同反应对总放热率的贡献不同，由HCO+O2⇌CO+HO2、CH2O+OH⇌HCO+H2O、CH2CCH2OH+O2⇌CH2OH+CO+CH2O是燃料燃烧过程中对放热贡献最大的3个反应，其放出的热量远大于其他反应；汽油压燃燃烧反应过程中参与夺氢反应的自由基主要有4种，分别是HO2、OH、H、O，在不同曲轴转角处上述4种自由基参与夺氢反应的重要性不同，HO2夺氢反应所占比例始终领先其他3种，H、O参与的夺氢反应所占比例随曲轴转角的增加而增加，相应的OH参与夺氢反应所占比例减少；汽油压燃燃烧反应过程中，随着曲轴转角的变化，缸内温度升高，异辛烷发生高温裂解的比例增加。

对一台4缸发动机燃用相同氧浓度的不同醇类混合燃料进行了试验研究，以对比不同三元燃料柴油机在相同转速不同负荷情况下的燃烧特性和常规排放的差异。试验结果表明：甲醇混合燃料在醇类混合燃料中获得最高的燃烧压力，而丁醇混合燃料的热释放率最高。与普通柴油相比，戊醇混合燃料在不同混合物中具有相对最佳的CO和未燃碳氢排放，甲醇混合燃料可获得最优的氮氧化物排放；乙醇混合燃料减小颗粒物效果明显，最大可以减少22.4%~55.6%的颗粒物数量浓度和3.4%~12.8%的颗粒物粒径，其中乙醇混合燃料的核态颗粒物和聚集态颗粒物排放量也最低，戊醇混合燃料达到最高（除高负荷外）。

为了解决柴油机工作时其振动信号的背景噪声对状态监测及故障诊断造成干扰这一问题，提出一种基于变分模态分解（VMD）和去趋势波动分析（DFA）的柴油机振动信号去噪方法。该方法首先利用变分模态分解将振动信号分解为若干分量，再利用去趋势波动分析分别计算各个分量的尺度指数，根据尺度指数的值选取具有长程相关性的分量进行信号的重构，以消除振动信号中嗓声。将该方法应用于仿真信号和柴油机故障振动信号中，取得了良好的消噪效果。

基于试验的方法研究等热值法、理论等空气消耗量法和实际等空气消耗量法3种不同的计算方法对发动机动力性、经济性及排放特性的影响。试验结果表明：等热值法和理论等空气消耗量法对发动机的性能影响差异较小，各工况差异低于5%。实际等空气消耗量法确定的天然气供给量能明显提升发动机动力性，平均增加动力42.33%。不同天然气供给量计算方法在未对燃料供给进行优化时，未能有效降低发动机有效燃料消耗率，在大负荷工况有效燃料消耗率偏差平均为6.85%。双燃料模式下NOx排放得到明显改善，HC+NOx排放在中、高负荷工况时能满足排放限值要求，CO排放在低转速工况满足排放限值要求。

设计了一种双螺纹凹槽织构，通过数控精密机械加工技术在柴油机缸套内表面加工不同深度的双螺纹凹槽，槽深分别为50μm、100μm、150μm、200μm、250μm，槽宽均是3mm。在同一负荷、同一转速下通过TCLPR-1缸套-活塞环摩擦磨损试验机研究不同深度凹槽织构对缸套一活塞环摩擦磨损性能的影响。试验结果表明：不同深度双螺纹凹槽对缸套一活塞环的接触电阻阻值、表面粗糙度和表面性能有较大的影响；合适深度（150μm）的双螺纹凹槽能够增大油膜厚度，提高油膜润滑状态，降低磨损，减小粗糙度，同时提升缸套的储油能力和支承性能；不合适深度（50μm）的凹槽织构的性能却相反。

利用单孔喷嘴高压共轨喷油器，以喷油器油量标定数据及控制参数为基础，在定容燃烧弹上，采用纹影和高速相机成像技术，在等喷油量变喷孔直径的前提下，测量了液相碰壁喷雾的半径（liquid-phase impingement spray radius，RL）、高度（liquid-phase impingement spray height，HL）、面积（liquid-phase impingement spray area，AL）和气相碰壁喷雾的半径（vapor-phase impingement spray radius，RV）、高度（vapor-phase impingement spray height，HV）、面积（vapor-phase impingement spray area，AV）参数的变化规律，对比了喷油结束时刻及喷油结束之后的碰壁喷雾特性。结果表明：在定油量条件下，喷雾喷油结束之前的增长速率高于喷油结束之后。喷孔直径越大，喷雾扩散速率越大，喷油持续期越短，但喷油结束之后Rv的扩散速率与孔径关系不大。喷油结束时刻，随着喷孔直径的增加，RL、RV、HV、AV、纯气相面积（pure vapor-phase impingement spray area，Apv）不断降低，HL、AL不断增加。除此之外，RV与RL相近，而HV远大于HL。

建立NH3在选择性催化还原（selective catalytic reduction，SCR）催化剂上的单活性位和双活性位吸附脱附反应动力学模型。通过粉末状SCR催化剂的NH3吸附脱附试验对模型参数进行辨识。试验结果表明：双活性位反应动力学模型能更好地描述NH3在SCR催化剂上的吸附脱附过程。在双活性位反应动力学模型的基础上，研究了温度和入口NH3浓度对SCR催化剂氨存储量的影响。仿真结果表明：温度越高，SCR催化剂氨存储量越少；入口NH3浓度越高，弱吸附位的氨存储量越高而强吸附位的氨存储量基本保持不变。

基于一台4 缸增压柴油机，研究了不同喷射参数分别在单次喷射预混合燃烧(PPC)和预喷模式PPC 下对发动机排放生成的影响，其中重点关注了颗粒物的排放特性．结果表明：单次喷射形成早期喷射PPC 后可以显著降低颗粒物的数量、质量以及几何平均直径(GMD)，但是当喷射正时过于提前，颗粒物数量又会上升到与常规模式相当．总体上，预喷可以显著地降低碳烟排放，但是当预喷正时提前到某一特定值时，如果继续提前预喷角，颗粒物质量、数量以及GMD 将基本不变．提高预喷燃油比例，形成更高比例的预混合燃烧，颗粒物数量和质量可以同时下降，颗粒物GMD 先增加后降低．单次喷射早喷PPC 模式下NOx排放较高，相比之下采用预喷的方式却可以在降低碳烟排放的同时很好地控制NOx排放．早喷PPC 模式下由于压缩阶段负功增加导致燃油消耗率急剧升高，而预喷模式下燃油消耗率随预喷正时的提前以及预喷燃油比的增加略有升高．