从改善尿素溶液蒸发速率方面对一款选择性催化还原(SCR)系统催化转化器的混合器结构进行改进设计，提出一种由半球型和百叶窗组成的新型混合器结构．基于连续相与离散相的耦合计算，对改进前、后的催化转化器内部流场进行数值模拟，结果表明：新型混合器结构能显著提高尿素液滴的蒸发性能，改善催化转化器载体前端气流和氨(NH3)蒸气分布的均匀性；采用新型混合器结构的催化转化器可使NOx 转化率较改进前明显提高，催化器内部基本无尿素结晶产生，满足国Ⅴ排放要求．

柴油喷雾计算流体动力学(CFD)计算具有差分尺度依赖性，对计算精度和计算效率会产生影响．基于KIVA3v程序中现有的喷雾模型，开发了一套减小时间和空间差分尺度依赖性的方法和模型．修正了用于喷雾气/液相对速度计算的gasjet 模型和用于液滴碰撞计算的影响半径(ROI) O’Rourke 模型，从而减小对网格尺度的依赖性．并在喷雾源项计算中加入了子循环，用于消除时间步长的依赖性．经检验该模型可明显降低差分尺度的选取对喷雾计算贯穿距、粒径及喷雾形态的影响．

基于新欧洲行驶工况(NEDC)进行某款柴油机快速标定试验，以经典多项式模型为参照研究HILOMOT 模型较大样本数据的拟合能力．结果表明：较大样本时(NEDC 试验共有1009 个样本点)，针对柴油机经济性指标(燃油消耗率)及排放指标(NOx、soot、CO 及THC 排放)，HILOMOT 建模误差平均降低了51.9%(最大降幅为73.0%)，数学建模质量显著优于经典多项式模型．HILOMOT 模型在样本点数较多的发动机研究领域具备一定的应用优势．

自由活塞发动机(FPE)工作过程中缸内负载特征、活塞运动规律与曲轴式发动机(CE)不同，为研究FPE 活塞环润滑及摩擦特性，利用流体润滑方程与微凸体接触方程建立了FPE 活塞环润滑及摩擦模型，并通过试验验证了仿真模型的有效性．通过数值仿真对比了相同结构活塞环在FPE 与CE 两种工作模式下最小油膜厚度、摩擦力及摩擦功率周期历程，分析了FPE 活塞环摩擦学参数对润滑及摩擦性能的影响．结果表明：相对于CE，FPE 活塞环在上止点附近最小油膜厚度较大，处于边界润滑状态时间历程较短，摩擦力峰值与摩擦损失较小，但摩擦功率峰值明显高于CE；FPE 活塞环桶面高度由2μm 增至4μm，上止点附近最小油膜厚度降幅为47%，摩擦力峰值增幅为20%，摩擦损失降幅为4.6%；FPE 活塞环桶面由-50μm 偏移至50μm，最小油膜厚度在活塞上行过程减小，下行过程增加，膨胀行程的摩擦力峰值及其作用时间减小，摩擦功率峰值降幅为32%，摩擦损失降幅为5.2%．

为研究柴油机活塞环形油腔周向振荡冷却特性，在非惯性坐标系下应用流体体积函数(VOF)多相流模型，对活塞环形油腔振荡冷却进行了瞬态换热研究，得到了环形油腔周向壁面平均换热系数的变化规律，发现壁面平均换热系数的振荡幅度最大的并不是入口冲击的周向10°区域，而是周向20°区域．一个周期内油腔周向区域的壁面平均换热系数整体呈类“对数”减小的趋势，在周向10°～30°区域急剧减小，而后随着远离入口段，其值呈现先增大后减小的变化规律．最后通过两种方法计算活塞温度场并进行对比，发现使用18 周向区域的壁面平均换热系数所计算的活塞温度场的顶部温度波动更大，更符合实际情况．

针对某柴油机活塞顶和裙部结合面上出现的微动磨损现象，建立了活塞的有限元模型，根据Archard 磨损计算模型和微动疲劳参数(SWT)，通过分析工作循环不同时刻接触面上的应力以及相对滑移分布，获得接触面上微动磨损参数(FD)和SWT，并且微动磨损参数的分布与试验现象吻合．为了提高微动疲劳寿命，以SWT 为优化目标，对裙部结合面母线进行了优化设计，得到的优化型面使SWT显著下降，改善了接触面的微动疲劳性能．

针对柴油机故障特征提取困难的问题，提出一种基于时频图像双向二维特征编码识别的柴油机智能故障诊断方法．将内燃机故障诊断问题转化为故障信号时频图像的识别问题，分别利用短时傅里叶变换、小波包、魏格纳分布(WVD)、伪魏格纳分布(PWVD)与平滑伪魏格纳分布(SPWVD)生成柴油机振动时频图像，提出了自适应匹配追踪(AMP)算法与魏格纳相结合的AMP-WVD 时频表征方法；为进一步获取包含于柴油机振动时频图像内部的低维特征参量，在二维非负矩阵分解的基础上提出了双向二维非负矩阵分解(TD2DNMF)算法，将数据矩阵行、列维信息融合到一个判别分析框架中，将不同类别的数据信息并行运算，对柴油机时频图像样本进行特征编码，并将支持向量机作为分类器，实现了时频图像的自动分类识别．在6135G 型柴油机上模拟了8 种不同气门状态，利用时频图像双向二维特征编码与故障识别方法进行柴油机运行状态判别，结果表明：AMP-WVD 时频图像可描述柴油机运行状 态信息，各时频分量的物理意义更加明确；TD2DNMF方法有较好的特征提取能力，可提取柴油机故障信息．

分别从柴油机颗粒捕集器（DPF）灰分的成分、来源及性质，灰分对DPF压降、过滤效率和再生过程的影响，及DPF清灰方法等方面进行了综述。已有研究结果表明：润滑油添加剂是DPF灰分的主要来源；润滑油配方、灰分沉积形态及DPF载体结构不同时，灰分对DPF压降的影响效果会有所不同；灰分在DPF中的沉积一般会提高DPF的过滤效率，但会恶化催化型DPF（CDPF）的被动再生效果，影响DPF主动再生频率和DPF主动再生时的温度；重型柴油车DPF需要定期清灰，压缩空气反吹法是目前使用最广泛的DPF清灰方法。

针对柴油机颗粒捕集器（diesel particulate filter,DPF）传统再生方法的缺陷，根据低温等离子体（non-thermal plasma，NTP）放电理论，探索了NTP低温再生DPF技术。从化学反应动力学角度探讨了基于NTP技术的DPF再生反应机理，并利用现代测试分析技术研究了NTP对颗粒物（particulate matter,PM）质量粒径分布、微观形貌、碳结构及表面官能团演变的作用规律。建立NTP技术再生DPF的试验系统，对已捕集PM的DPF进行再生试验研究。通过监测PM的氧化分解产物CO、CO2的体积分数和DPF的内部温度，结合DPF的背压变化，研究不同再生初始温度下的PM氧化分解特性和DPF再生特性，并考察NTP技术对DPF再生的安全性。研究结果表明，NTP技术可有效分解柴油机排气中的PM，显著降低DPF的再生温度，且无需催化剂。这为DPF再生提供了新的研究途径。

为了研究Mn负载量对NOx存储还原（NSR）催化剂NOx存储性能的影响，采用溶胶凝胶法结合浸渍法制备了一系列不同Mn负载量的1Pt/15Ba/15Ce/xMn/γ-Al2O3(1、15、x表示其后元素的质量百分数，x=0、2、4、6、8和10)复合型NSR催化剂。利用X射线衍射（XRD）、比表面积（BET）分析仪和扫描电子显微镜（SEM）对催化剂的理化性能进行表征；并利用模拟气试验平台测试了催化剂的NOx完全存储性能。结果表明，不同Mn负载量的NSR催化剂整体结晶状况良好，Mn元素以Mn2O3和MnO2形式存在；Mn元素添加后，1Pt/15Ba/15Ce/8Mn/γ-Al2O3 比表面积最大；γ-Al2O3主要是以多边形状和长棒状的形态存在，各活性组分分散较为均匀；1Pt/15Ba/15Ce/8Mn/γ-Al2O3的存储能力最强，存储效率为89.47%，NOx存储量达689.43μmol/g；催化剂的NOx存储量由大到小依次为8Mn＞10Mn＞6Mn＞4Mn＞2Mn＞0Mn；在10%的O2气氛下，1Pt/15Ba/15Ce/8Mn/γ-Al2O3 催化剂的NOx存储能力最强。