为了快速有效地诊断出汽油发动机故障，提出了一种基于孪生支持向量机(TWSVM)的发动机故障诊断方法．该方法利用HC、CO、CO2、O2和NOx共5 种尾气参数值，并对其进行规范化处理，然后把这些数据作为特征向量，用于孪生支持向量机构成的多分类器中进行训练和测试，从而达到识别故障类别的目的．试验结果表明：采用孪生支持向量机分类方法比利用传统支持向量机具有更好的分类效果，且训练速度更快；在小样本数据情况下，故障诊断正确率可达到98.4%，能有效描述汽车尾气成分变化与发动机故障状态之间的复杂关系．

利用水下排气可视化试验系统，以空气和水为两相介质，对管截面尺寸分别为106mm×60mm、60mm×106mm 和65mm×65mm 的水平矩形管进行了气/液两相逆流极限试验．研究了管截面尺寸变化对水平矩形管内气/液逆流极限的影响．结果表明：流道高度是影响水平管逆流极限的重要尺度因素，随水平管流道高度增大，液相倒流更易发生，防止液相倒流发生的临界表观气体速度显著增大，在柴油机水下排气场合宜采用较低的流道高度，而在核能发电系统的热段中宜采用较高的流道高度；与水力直径及流道宽度等结构参数相比，以流道高度作为特征尺寸计算Wallis 参数可使无因次Wallis 参数能够关联流道尺度变化对管内气/液逆流极限的影响．基于以流道高度为特征尺寸的Wallis 参数，提出了预测水平矩形管内气/液逆流极限的试验关联式．

为提高汽油直喷喷油器喷油速率的测量精度，基于Zeuch法原理开发了喷油速率测量系统。研究发现容器测量腔内容器刚度和含气量都会对Zeuch喷油速率测量精度产生重要影响，同时通过试验与仿真计算对这两个关键因素进行定量的系统的研究。结果表明：低刚度容器在相同喷油条件下体积膨胀相对高刚度容器更大，由此测得的喷油速率曲线相对偏低，测量精度降低；当含气量较大时，腔内压力变化曲线中的压力增量呈线性减小，波动振幅增大，同时波动频率减小，这会导致喷油速率与实际值相比偏低且波动较大。基于研究结果，提出相关修正方法来提高喷油速率测量精度。经优化后的喷油速率测量系统的测量精度大大提高，具有较高的重复性。

为探究气道及燃烧室形状对汽油机缸内流场的影响，以某1.4L多点进气道喷射（MPI）汽油机为研究对象，利用AVL-FIRE软件对原机进气道形状进行稳态数值模拟计算，并对原汽油机在2800r/min最低比油耗工况点进气及燃烧过程进行瞬态数值模拟计算。基于计算结果对进气道及燃烧室形状进行优化设计，提出4种计算方案，对优化前后各计算方案的缸内速度场、湍动能场、火焰前锋面密度和瞬时放热率进行对比分析。结果显示：改进气道的滚流比明显高于原机气道；结合改进气道，进气侧凸起活塞能够更好地维持滚流；在点火时刻，改进气道结合进气侧凸起活塞这一计算方案的缸内湍流分布及湍动能优于改进气道结合大曲率凹抗活塞、原机气道结合原机活塞（压缩比12）与原机计算方案，点火后火焰传播速度最大，燃烧速度最快。优化进气道及燃烧室形状能够加强缸内气流运动，提高点火时刻缸内端流强度，加速火焰传播，改善燃烧过程。

在一台安装有进气道喷射甲烷和缸内直喷二甲醚（DME）的单缸光学发动机上，研究了DME喷射时刻对甲烷空气稀混合气压缩着火燃烧过程和火焰发展过程的影响。结果表明：在直喷DME下，气缸内的燃烧放热过程主要受到DME直喷时刻的控制。在-60°~-40°喷射DME时，放热率曲线呈单峰，在-30°~-15°喷射DME时，放热率曲线呈两阶段放热特征。气缸内的燃烧呈现自燃十火焰传播的特征。此外，DME喷射时刻还影响着火点的位置。随着DME喷射时刻的推迟，着火区域分布更加集中。与火花点燃甲烷燃烧相比，在压缩着火方式下，直喷DME能大幅提高甲烷/空气混合气燃烧初期的火焰传播速度，使燃烧放热过程加快。

针对船用柴油机工作不均匀及循环波动对柴油机性能和振动噪声的负面影响问题,以6L16/24-CR型船用中速柴油机为对象,使用软件在环仿真技术对缸压闭环控制策略进行仿真分析。建立能模拟各缸不均匀性和循环波动的柴油机实时模型,从气缸压力中选取能指示柴油机各缸燃烧状态的反馈变量,根据反馈变量和控制变量之间的动态关系开发缸压闭环控制策略,建立由柴油机实时模型、气缸压力反馈变量、控制策略和喷油控制变量构成的软件在环仿真平台,在该软件在环仿真平台上对缸压闭环控制策略进行闭环仿真。结果表明,开发的缸压闭环控制策略能满足船用柴油机的控制要求,在仿真环境下能改善约99%的各缸不均匀。

在柴油喷雾蒸发混合过程仿真中,基于Box-Behnken design(BBD)方法对KH-RT模型参数进行数值试验研究。采用高速阴影法对定容弹内环境温度900K、密度15kg/m3、喷射压力120MPa条件下柴油喷雾蒸发混合过程进行记录。将喷束气液两相贯穿距的仿真计算结果与试验数据对比。根据相对误差,采用响应曲面法分析Kelvin-Helmholtz & Rayleigh-Taylor(KH-RT)模型的各参数在柴油喷雾蒸发混合发展中的影响。结果表明破碎时间常数是主要影响因素。进一步得出优化的模型参数组合,经验证明其具有良好的预测性。

为解决传统机械推进系统在低速机动航行阶段出现油耗率高及环境污染严重等问 题,结合柴油机驱动与电机驱动各自的优点,运用Matlab/Simulink分别建立四象限船-机-桨运动模型及柴油机、电机动力系统的动态仿真模型,对比分析低负荷机动航行工况下纯柴油机驱动船舶速度响应与电机驱动船舶速度响应及油耗量与耗电量情况。研究结果表明,低速机动航行起动工况下电动机驱动(power take in,PTI)模式具有经济、节能环保和动力性良好的优势,该研究为船舶混合动力系统的研究提供了理论支撑及指导。

设计了以内燃机尾气余热为热源驱动的有机朗肯蒸气压缩制冷循环系统。根据热力学定律，建立了循环系统的数学模型，提出了尾气换热夹点确定方法。以Matlab和Refprop软件为工具，研究了有机朗肯循环（organic Rankine cycle，ORC）各换热器负荷、做功量、热效率分别随蒸发压力、冷凝温度的变化关系，并确定了最优工质。研究了蒸汽压缩制冷循环（vapor compression refrigeration，VCR）各换热器负荷、制冷系数分别随蒸发温度、冷凝温度的变化关系。由于压缩比的限制，确定了多种制冷工质在不同冷凝温度下的最低蒸发温度，结合相关标准中所规定的各型冷藏车蒸发温度的范围，确定了各型冷藏车的可选制冷剂。研究了与可选工质对应的制冷系数随蒸发温度的变化关系，从而确定最优工质。计算了各型冷藏车在采用最优制冷剂时，在最严苛工况下的制冷量、制冷系数及综合系数。

针对防爆柴油机排气降温系统加装废气水洗箱装置极大增加发动机排气系统阻力的问题，自行设计和搭建了排气喷雾降温系统，并对降温效果的影响因素如喷雾流量、雾滴粒径、喷射方式、两级喷雾比例等在1500r/min、700N·m工况点进行了试验研究。结果表明：雾滴粒径越小越有利于雾滴在高温排气中的蒸发；采用逆流喷射方式和适当增加第二级喷雾流量比例增加了喷雾降温效果；系统中加入换热管增加了循环冷却水对排气的降温，减少了喷雾的用水量。在1500r/min、700N·m工况下采用带有换热管的喷雾降温系统可以把排气温度降低到67℃，满足防爆要求。