为了研究MnOx-CeO2复合氧化物催化氧化柴油机NO的性能，采用溶胶凝胶法制备了不同Mn/Ce摩尔比的xMnl0Ce/γ-Al2O3（x=5，6，7，8）催化剂。利用X射线衍射（X-ray diffraction，XRD）、X射线光电子能谱（X-ray photoelectron spectroscopy，XPS）和H2程序升温还原（H2temperature programmed reduction，H2-TPR）技术分别对其物相结构、元素价态及还原性能进行了表征。结果表明：CeO2晶粒尺寸随Mn含量增加而逐渐变大，同时添加适量的Mn也有利于提高催化剂中Mn4+的数量，从而促进NO氧化；当x=6时，催化剂的氧化还原性能最好。最后，基于模拟气试验平台考察了不同Mn/Ce比对xMnl0Ce/γ-Al2O3催化剂氧化NO性能的影响。结果表明：在350℃时，NO浓度达饱和所需时间和反应递率与Mn添加量呈非线性关系；在250~450℃范围内，6xMnl0Ce/γ-Al2O3的NO氧化性能最好，其NO浓度在350℃时最先达到稳定，仅需4min，但在450℃时则延长至6min，这主要是受热力学平衡及随反应进行活性氧数量及氧空位逐渐饱和共同作用的结果。

针对汽油压燃(GCI)在不同负荷存在的问题，将具有高含氧量、高十六烷值的燃料聚甲氧基二甲醚(PODEn)与汽油掺混，其中PODEn 体积分数为20%，以优化汽油的燃料特性，掺混燃料简称为G80P20．在转速为1660r/min、平均有效压力(BMEP)分别为1.43、0.95 和0.48MPa 的3 个负荷下，研究了PODEn对GCI 燃烧与排放特性的影响．结果表明：在大负荷工况下，掺混体积分数为20%的PODEn能同时显著改善GCI 的碳烟(soot)排放和压力升高率，随着喷油压力的增加，两者的改善程度增加；在喷油压力为120MPa 下，两者降低幅度分别达到68%和51%，其NOx和soot 排放可在无后处理情况下达到国Ⅴ排放水平；在中等负荷工况下，汽油的燃烧可控性随喷油压力的增加而显著降低，而G80P20 的燃烧可控性基本不受喷油压力的影响，且达到与柴油基本相当的水平；在小负荷工况下，G80P20 能显著改善GCI 的燃烧效率，降低HC 和CO 排放，循环波动率(COV)从5%降至2%，提高了燃烧稳定性．

通过定容燃烧弹，利用高速摄影技术，研究了背压对多孔汽油缸内直喷(GDI)喷油器闪急沸腾喷雾形貌的影响．燃油为正己烷，油温变化范围为20～100℃，背压变化范围为5.0～101.3kPa．结果表明：过热度并不是决定闪急沸腾喷雾形貌的唯一主要因素．不同轴向距离处的喷雾宽度同时受到过热度和背压的影响．在轴向距离7mm 以内，通过增加油温与降低背压来提高过热度均会导致喷雾宽度的增加．在轴向距离7mm 之后，喷雾宽度对背压十分敏感：当背压大于30kPa 时，喷雾宽度随着过热度增加而变窄；当背压小于30kPa 时，喷雾宽度随过热度增加而增加．在较高背压下，由于较大的空气阻力下蒸气不易扩散，导致浓度会较高，会促进冷凝，并降低局部压力，进一步引起喷雾坍塌；背压较低时，空气阻力较小，易于喷雾扩散，导致蒸气浓度较低，冷凝引起的压降不足以产生影响，导致喷雾宽度增加．

柴油机喷油嘴内的残余气泡在一定程度上影响燃油的初期雾化效果，从而影响柴油机排放特性．采用高速可控闪光摄影技术拍摄了喷油器透明喷嘴孔内流动及近场喷雾，结果表明：在针阀开启之前，喷油嘴内部存在残余气泡；在喷射初期阶段，柴油喷雾结构呈现两种形态：传统的“蘑菇”形态和前端带有细长液丝的“蘑菇”形态，第一种形态出现概率远大于第二种．基于可压缩流体体积函数(VOF)多相流模型，采用大涡模拟方法，研究残余气泡对初期喷射阶段射流破碎的影响，结果表明：残余气泡的初始位置对初期射流雾化形态有显著影响；当残余气泡处于喷孔前端时射流前端会形成初始尖端，尖端周围涡环运动使其拉伸形成细长液丝，从而形成第二种射流形态．

采用原子力显微镜与小角X 射线散射分析了单缸柴油机排气颗粒的结构和力学特征．结果表明：柴油机排气管温度为514、310 和105℃测点时，颗粒的黏附力分别为3.75、4.11 和4.38nN，黏附能为1.63×10-16、1.68×10-16和1.79×10-16J．排气颗粒的力学特征差异明显，颗粒间吸引、黏连作用增强，颗粒的黏附力Fad与黏附能Wad增大，能量势垒升高．颗粒的散射强度减弱，散射曲线凸起区域特征矢量值qT与qmin减小，团聚体尺寸增大，截面平均孔径、轴向长度、回转半径和分布分维数减小，孔隙数量浓度和孔径减小．可以看出，排气颗粒当量粒径的增大导致颗粒间吸引作用增强；随着排气管温度的降低，有机物与水分不断吸附，颗粒团聚体的孔隙数量浓度、散射特征矢量和孔隙半径等空间结构参数减小，颗粒紧密团聚，致密度增大．

对具有拉瓦尔喷管结构特点的某二冲程点燃式航空重油发动机气助雾化喷嘴进行雾化机理的研究．在喷嘴结构确定的情况下，随实际气相压比的改变，拉瓦尔喷管内气体会呈现不同的流动状态．依据拉格朗日关于两相流的计算理论，通过改变气助雾化喷嘴的进口压缩空气压力，利用CFD 软件Fluent 进行了拉瓦尔喷管内气体不同流动状态下的两相流仿真．结果表明：若拉瓦尔喷管内气相压比达到6.5 时，气体以超声速从喷嘴射出，其膨胀作用使得喷嘴出口下方出现负压区，并形成对称双涡环，在喷嘴出口超声速辅助气体及涡环卷吸气流的共同作用下，气动力克服液滴表面张力，形成喷雾的SMD 较低，且雾化质量对燃油种类不敏感；气相压比增大到7.5 时，粒径分布及液滴SMD 变化较小，但过高的气相压比会增大辅助空气质量，消耗空气压缩机更多的功率．

阐明了超高压共轨系统的工作原理，通过AMESim 软件建立了电控增压器的仿真模型，利用试验验证了模型准确性，而后在进行参数灵敏度分析的基础上选取了对电控增压器性能影响较为明显的结构参数，并基于数值仿真结合正交设计法优化的方法，以电控增压器增压能力、响应速度以及经济性为目标，对其开展了优化匹配，得到了各结构参数对电控增压器性能的影响权重和最佳参数组合．仿真结果表明：出油孔直径是对电控增压器性能影响权重最大的参数，阀芯位移和阀芯质量次之．最后，基于优化匹配结果试制了电控增压器，并利用超高压共轨系统试验台架开展了电控增压器参数优化前、后性能对比试验．试验结果表明：相比于原参数方案，参数优化后的电控增压器增压能力、响应速度以及经济性均得到提升，其最大增压压力提高了6.9%，复位时间减少了41.7%，平均燃油泄漏率降低了30.8%．

携带选择性催化还原(SCR)系统的柴油机排气管壁易生成沉积物，导致尿素经济性下降，NOx 转化效率降低；情况严重时，大量积累的沉积物会减小排气管道流通面积，导致排气背压升高．以某国Ⅳ柴油机为例，通过耦合AVL Fire 和Boost 仿真软件建立了定量计算排气管壁面沉积物生成率的仿真模型；并基于该模型对沉积物的影响因素开展了全面系统的仿真，包括柴油机工况参数、排气管参数、添蓝喷射系统参数和环境参数等．首先，通过单因素仿真揭示了各因素对沉积物生成率的影响，然后，通过试验设计综合研究了各因素的影响权重．结果表明：对于该柴油机，沉积物生成率影响权重较大的5 个因素分别为添蓝流量、空速、排气温度、管壁导热系数和喷孔数．该研究可提高人们对SCR系统沉积物的认知水平，也可为减少或避免沉积物提供指导．

对船舶柴油机大流量、高压比涡轮增压器压气机的气动噪声特性进行分析，借助自循环试验台进行了多工况的气动噪声特性及噪声控制后特性变化研究，结果表明：压气机气动噪声主要由叶片通过频率(BPF)发生的叶片谐次噪声与“电锯”(buzz saw)噪声组成，低转速区域没有明显的叶顶间隙(TCN)噪声出现；压气机进口气动噪声声压级随着转速增大而逐渐增大，同转速下压比越大噪声声压级越高，且气动噪声在进口反射之后呈现不规则传播状态而非球面波推进．在此基础上，安装设计的进气消声器对气动噪声进行控制，通过与敞口测试对比分析消声器对气动噪声特性的影响，结果表明：安装消声器后压气机进口噪声得到了较好的控制，消声器可以在较宽频率范围内抑制BPF噪声，且可使压气机气动噪声辐射声压分布更加均匀．

气流速度是影响内燃机排气消声器综合性能的一项重要参数．基于分流气体对冲原理笔者提出一种降低内部气流速度的新型结构排气消声器，并使用计算流体动力学(CFD)的方法对其气流特性进行分析．首先建立了该新型消声器的仿真模型，然后对新型分流气体对冲排气消声器在设定入口流速下的流场进行了模拟，分析了其内部气体的流动特性和压力分布特性，并在自制的消声器试验台上进行了试验验证，同时对消声器的声学性能也进行了数值模拟．结果表明：新型分流气体对冲排气消声器能有效地降低其内部气流流速，进而降低再生噪声和排气背压，且其声学性能良好，充分证明了新型分流气体对冲排气消声器原理的正确性．