爆震被认为是缸内燃烧火焰传播过程中末端混合气局部热点自燃引起的压力振荡．通过抑制局部热点自着火的反应速率可以降低爆震强度．通过一台缸径为190,mm 的天然气发动机，研究不同过量空气系数对降低爆震强度的影响．在过量空气系数较小的工况下，当自着火发生时可以观察到压力振荡；在过量空气系数较大的工况下，当自着火发生时爆震强度较微弱．爆震强度随着缸内最高温度和最大压力变化而变化．在过量空气系数大于1.45 的工况下，爆震的发生由局部热点反应速率决定；而在过量空气系数小于1.45 的工况下，爆震的发生受自着火出现时刻控制．

高压共轨喷油器控制腔为燃油淹没射流，由于压差变化大，该淹没射流常伴随空化．笔者设计了一套柴油圆管喷孔淹没射流装置，研究了不同进/出口压力改变后的射流规律．试验过程中，采用内窥镜拍摄到圆管出口的空化过程，并且对挡板上的射流冲击力进行测量．结果表明：随出口压力的降低，空化首先在圆管内发生，并向出口延伸，根据空化是否发展到喷孔出口可将淹没射流分为两个阶段：第一阶段，空化没有发展到喷孔出口，随着出口压力的降低，射流冲击力不断增加，最大冲击力出现在空化达到喷孔出口截面时；第二阶段，空化离开喷孔出口并进入背景流体，随出口压力降低，淹没射流冲击力减小，并最终趋于稳定；随着入口压力的提高，淹没射流冲击力的最大值以及进/出口最大压差下的稳定冲击力均先增大之后保持不变．

针对柴油机高压共轨喷油器不同的喷孔结构参数，开展了喷油流量的一致性仿真和试验，分析了不同轨压情况下喷孔锥度(k 系数)、入口圆角半径对喷油器循环喷油量的影响以及不同轨压、脉宽情况下喷孔结构对循环喷油量一致性的影响．结果表明：增大喷孔k 系数和入口圆角半径可以有效抑制孔内空化现象，增大喷孔流量系数，从而增大喷油器循环喷油量；在喷孔结构相同时，增大轨压或喷油脉宽可以减小喷孔内压力波动对循环喷油量一致性的影响；增大k 系数和入口圆角半径可以减小因空化现象造成的压力波动，使喷孔内部燃油压力分布更均匀，提升循环喷油量一致性．

通过186FA 单缸风冷柴油机，燃用0 号柴油、费托(F-T)柴油及正戊醇/F-T 柴油混合燃料PE5、PE10 和PE20(正戊醇体积分数分别为5%、10%和20%)．使用自制颗粒采集装置采集排放颗粒，去除颗粒表面可溶性有机物(SOF)后使用X 射线光电子能谱分析(XPS)测试颗粒表面含氧官能团与碳原子杂化形式．结果表明：O/C 从高到低依次为0 号柴油＞PE20＞PE10＞PE5＞F-T 柴油，随着负荷增加，5 种燃料颗粒的O/C 均减小；颗粒表面羟基官能团(—OH)明显多于羰基官能团(C＝O)，两种含氧官能团的相对含量由高到低依次为0 号柴油＞PE20＞PE10＞PE5＞F-T 柴油，随着负荷增加，5 种燃料颗粒的含氧官能团均降低；0 号柴油颗粒的sp3/sp2大于F-T 柴油，随着FT柴油中正戊醇掺混比例增加，排放颗粒的sp3/sp2相应增加．

为了完善柴油机铜基分子筛选择性催化还原(SCR)催化剂的失活机理，使用流动反应试验系统对一步合成法Cu-SSZ-13 催化剂样品进行水热老化处理以及标准SCR、NH3 氧化、NH3 程序升温脱附(NH3-TPD)等评价测试，并基于X 射线衍射(XRD)、原位漫反射傅里叶变换红外光谱(DRIFTS)以及H2程序升温还原(H2-TPR)技术对样品进行微观表征分析．结果表明：850℃水热老化会造成催化剂分子筛骨架结构垮塌，NH3 吸附活性位数目急剧下降，催化剂大幅度失活；而750℃水热老化会造成催化剂布朗斯特(Brønsted)酸性位减少，并发生孤立的Cu2+位置迁移以及铜氧化物(CuOx)生成等现象，使得催化剂SCR活性在一定程度上降低．

基于一款自主开发的自然吸气直喷汽油机，通过台架试验，采用GT 仿真的方法研究了整车排气系统对汽油机动力性的影响，并采用傅里叶频谱分析方法对排气波动进行傅里叶正变换及逆变换，实现波动信号在时域和频域的转换，进而分析了影响动力性的关键谐波成分，并确定了在整车排气系统中影响此谐波的反射源为前级消声器．结果表明：前级消声器在整车排气系统中的位置对某些转速的动力性影响显著，通过合理优化控制整车排气系统反射波的频率，使其波疏在排气结束时到达排气道口，可以明显降低缸内残余废气量，从而提升动力性．最后，探索了通过傅里叶频谱分析方法验证及优化整车排气系统以提高发动机低速动力性的方法．

柴油机气缸油膜厚度可以评价气缸润滑效果．超声波测量气缸油膜厚度具有不破坏测试环境的优点，但标定技术是其应用的关键．通过介绍谐振模型和等效弹簧模型，分析两种模型计算油膜厚度的原理，得到超声波反射系数、入射频率和油膜厚度间的关系；然后利用泰勒展开式计算出谐振模型和等效弹簧模型的误差影响，得到谐振频率、采样频率与测量误差的关系，以及反射系数、声波频率与测量误差的关系，得到超声波反射系数的合理取值范围．提出了千分尺结构的标定试验装置和楔形量块结构的标定试验装置，并利用这两种装置分别对谐振模型和等效弹簧模型进行试验标定，试验方法可满足油膜厚度的超声波测量标定．

采用混合计算气动声学方法研究了高压比离心压气机气动噪声，首先计算了压气机非定常流动，获取了声源面上的时域脉动压力，进而通过间接声学边界元法(IBEM)预测了压气机气动噪声，并在增压器性能试验台上完成了相应的噪声测试．结果表明：压气机气动噪声主要由叶片通过频率及其倍频出现的离散单音噪声与宽频噪声组成，且总声压级由离散单音噪声决定；对比计算和试验得到的监测点声压级频谱可以看出二者基本吻合，说明数值仿真具有较高的精确度，使用的仿真方法可应用于高压比离心压气机的噪声预测；压气机气动噪声自进气管口向外辐射时，声压级分布并不均匀；且受频率影响，不同频率噪声的传播能力存在明显差异．

在利用神经网络建立柴油机性能预测模型时，首先统计分析了网络结构、初始权值阈值以及训练样本划分对神经网络预测性能的影响．针对网络预测性能面对随机初始权值阈值及训练样本随机划分时表现的不稳定性，利用遗传算法分别建立针对该两项不稳定因素的优化算法，并在这两种优化算法的基础上提出对网络初始权值阈值及训练样本划分全面优化的综合优化算法．对神经网络预测模型的优化研究是基于某型船用高速大功率高压共轨柴油机，柴油机试验覆盖其推进特性10%～100%工况下的126 个运行点．通过对优化算法的对比和验证，确认了笔者提出优化算法的高效寻优能力，并对优化获得最优预测模型的性能进行测试，该预测模型具有较好的预测性能．

在真实喷油器空蚀试验基础上，利用X射线CT扫描检测到了喷嘴内微量空蚀。为获得空化对空蚀的具体影响，搭建了可同时获得喷孔内空化区域和空蚀区域及形貌的可视化试验装置，采用高速摄影技术和电镜扫描（SEM）技术，针对一个矩形喷孔内空化流动和空蚀特性进行试验研究。结果表明：喷射压力越高，喷孔内空化发展越充分，并出现了单相流、不完全空化流、超空化流和水力回流4种不同流态；云空化脱落呈现出一定的循环周期性，且喷孔下游空蚀区与云空化脱落溃灭区非常吻合。结合壁面附近空化区与液相区交界处存在的空蚀现象，推理云空化脱落演灭和冷凝渡灭是喷孔内空蚀形成的两大因素。