在一台增压4 缸直喷柴油机上开展了不同聚甲基二甲醚(PODE)掺混比例和喷油参数对柴油机燃烧和排放特性影响的试验．测试燃料包括纯柴油(PD0)、两种柴油/PODE 混合燃料分别为PD20(PODE 体积分数为20%)和PD30(PODE 体积分数为30%)．结果表明：随着喷油时刻的推迟，3 种燃料缸内压力峰值降低，放热率峰值增加，燃油消耗率增加，热效率下降，CO 和HC 排放增加，NOx 排放减小，颗粒物质量浓度降低，数量浓度先降低后升高；随喷油压力的增加，3 种燃料缸内压力和放热率峰值增加，CO 和HC 排放减小，NOx排放增加，颗粒物数浓度和质量浓度下降．喷油时刻推迟和喷油压力增加都会使PD0 的烟度排放明显减少，但对PD20 和PD30 的烟度排放影响比较小．随着PODE 比例增加，热效率提高，但燃油消耗率上升，CO、HC 和烟度排放下降，NOx排放小幅增加，颗粒物数浓度和质量浓度显著降低．

基于某款增压直喷汽油机分别采用燃油单次喷射策略和二次喷射策略，利用DMS500 颗粒分析仪对颗粒物数量浓度和粒径分布进行测试，研究不同工况下采用单次喷射和二次喷射策略后的发动机经济性和颗粒物排放的变化，选取二次喷射策略的适用工况．研究表明：当二次喷射策略运用于增压直喷发动机，二次喷射比例和二次喷射相位的合理优化能有效降低燃油消耗率和颗粒物排放；比较单次喷射和二次喷射策略，两种喷射策略颗粒物粒径分布均呈核态与积聚态的双峰分布，而在转速小于3 000 r/min、转矩大于105 N·m 的工况条件下，运用二次喷射策略后燃油消耗率和颗粒物数量浓度相对于单次喷射均有明显降低，其中核态颗粒物占比增大，颗粒物平均几何粒径减小；其他工况下采用单次喷射策略的发动机经济性和排放性能更佳．

基于一台点燃式发动机，对缸内直喷(DI)乙醇和进气道喷射(PFI)汽油的复合喷射方式进行了研究．与传统喷油模式相比，采用乙醇-汽油复合喷射能够提升发动机动力性．随直喷乙醇比例增加，缸内爆发压力升高；受乙醇燃烧速率和缸内冷却效果的综合影响，着火滞燃期和燃烧持续期先缩短后延长．最佳点火时刻下，单一汽油喷射(PFI和GDI)爆震频次超过10%，发动机发生轻微爆震，而复合喷射乙醇比例超过20%可消除爆震；随直喷乙醇比例增加，循环波动系数降低，当量燃油消耗率降低，指示热效率提高，复合喷射相对PFI 可提高发动机热效率3.8%；同时，能够有效降低NOx和HC 常规气体排放物．通过采用相对较高的缸内直喷乙醇比例，复合喷射能够提高发动机热效率及抑制爆震并降低常规气体排放物．

利用定容燃烧弹和高速纹影摄像系统，研究了不同压力和温度下的2-甲基四氢呋喃-空气混合气的球形扩张火焰．使用了非线性方法对试验数据进行处理，最终得到了初始压力为0.1～0.4 MPa、初始温度为373～453 K 及当量比为0.7～1.6 的无拉伸火焰传播速度、层流燃烧速度和马克斯坦长度等层流燃烧特性，并使用详细反应机理进行了化学动力学分析．2-甲基四氢呋喃的无拉伸火焰传播速率和层流燃烧速度都在当量比为1.1 左右达到峰值．随着初始温度的升高和初始压力的降低，无拉伸火焰传播速率和层流燃烧速度有大幅度的提升．使用反应动力学机理得到的计算值与试验值相吻合．在初始压力为0.4 MPa 的试验中观测到了火焰面的不稳定现象，大当量比时的马克斯坦长度很小，流体力学不稳定性也随压力上升而大幅度升高．通过化学动力学分析，小分子物质之间的反应对燃烧过程起到了主要影响．燃料消耗最多的路径是通过在2、5 号位脱氢，从而在氧化过程中产生了较高含量的乙烯、丙烯等中间产物．

通过对置活塞二冲程缸内直喷汽油机进行原理样机燃烧特性试验，研究了对置活塞运动相位差、扫气压力、点火正时和点火方式等对燃烧过程和整机性能的影响规律．对置活塞二冲程汽油机缸内放热规律试验结果与传统汽油机一致，可分为火焰发展期、快速燃烧期和燃烧后期．对置活塞运动相位差过小会导致缸内扫气效率较低、残余废气量较高，不利于燃烧过程的组织；同时，对置活塞相对运动速度过快会导致内止点过后气缸工作容积变化率较大，缸内压力和温度下降较快．对置活塞运动相位为15°CA 时，可有效改善扫气过程和燃烧组织．随着转速的升高，需要提高扫气压力，在提高扫气效率的同时增加混合气质量，提高燃烧速率．扫气压力为0.12MPa 时可兼顾中、高转速下缸内扫气过程和燃烧组织．对置活塞采用平顶结构时，需要配合双火花塞对置点火且点火提前角为20°CA，可保证中、高负荷具有最高的指示热效率．

脂肪链结构对初始碳烟颗粒的形成起着重要作用．为研究碳烟颗粒中脂肪链结构的形成过程，通过ReaxFF反应分子动力学的方法研究六苯并苯(C24H12)与气体小分子乙炔(C2H2)、乙烯(C2H4)在2 500 K 下生成脂肪链结构的过程，讨论了气体小分子对碳烟中脂肪链结构形成的影响．结果表明，火焰中生成脂肪链结构的方式主要有两种：一是多环芳香烃(PAH)边界上的苯环断裂成链；二是气体小分子(C2H2 和C2H4)在PAH 边界上的生长成链．并且C2H2的存在更有助于第二种脂肪链结构的形成．

柴油机喷油嘴内部空穴流动很大程度上影响燃油雾化，进而影响整机排放．在比例放大透明油嘴内部空穴流动可视化试验台上，通过高速摄影和长工作距离显微成像技术，研究了不同喷射压力、针阀升程和喷孔结构对空穴流动的影响．试验观察到两类空穴现象，一类是由几何结构诱导的膜状空穴，另一类是由涡流中心低压诱导的线空穴．研究表明：提高喷射压力、增大针阀升程有利于膜状空穴发展，渐缩形喷孔则会抑制膜状空穴发展．线空穴与流场中涡流密切相关，随着喷射压力的提高，线空穴强度范围会增加．膜状空穴与线空穴均能增大喷雾锥角．

运用相位多普勒激光测试(PDA)系统对汽油、异辛烷、甲醇和乙醇的自由喷雾以及喷雾撞壁后的粒径和粒速分布分别进行试验，并根据理论模型对不同燃料撞壁后的飞溅比例进行预测．结果表明：甲醇与乙醇自由喷雾液滴直径明显大于汽油和异辛烷，多集中于10～30μm 范围，且在相同的喷射条件下更容易产生撞壁飞溅和二次破碎．喷雾内部液滴运动状态差别极大，在R8(喷孔轴线为8mm)位置更易产生飞溅破碎，其中甲醇与乙醇在R8 处飞溅比例分别为55.9%和56.7%，而汽油和异辛烷仅为49.7%和49.1%．反射液滴直径由于飞溅破碎作用相比自由喷雾明显减小，且使喷雾中心区域的入射液滴更容易产生碰撞与相互作用．自由喷雾和入射喷雾边缘部分液滴法向速度分布较中心更为分散．乙醇自由喷雾边缘切向速度大于汽油，而入射液滴相反．

基于RANS 方法对氢气在氩气和氮气氛围下的高压喷射过程进行仿真，研究了压力、温度和激波对氢气射流喷射和卷吸特性的影响．研究表明：射流贯穿距由于马赫盘的存在而呈现三阶段变化．在不同喷射压力下，射流前期卷吸能力随着喷嘴压力比(NPR)的增加而增大，而后期呈现相反趋势．在相同密度下，激波影响射流前期卷吸效果，但随着射流发展效果逐渐减弱．温度升高，氢气射流的贯穿距明显增大，但射流卷吸能力也显著降低．此外，氢气射流在氮气氛围下的卷吸环境气体物质的量和卷吸能力均强于氩气氛围．

基于自行搭建的射流系统和定容弹系统，采用高速摄影技术，获得了高环境压力下幂律流体对称撞击式射流的喷雾形貌，提取了射流特征参数破碎长度L 与表面波长λ，研究了环境参数(环境压力)、射流参数(韦伯数We)、结构参数(喷孔直径)与物性参数(流体黏度)对射流破碎的影响．结果表明：幂律流体对称撞击式射流共有封闭边界模式、开边界模式、无边界模式、弓形液线模式和完全发展模式共5 种破碎模式；在大气环境压力下，L 随着We 的增加呈“双峰”模式变化；而在有环境压力的情况下，L 与We 则呈“单峰”模式变化；与大气环境压力相比，高环境压力更有利于幂律流体对称撞击式射流破碎；而喷孔直径与流体黏度的增大均不利于撞击式射流破碎．提出了预测幂律流体对称撞击射流破碎表面波长的破碎模型．