基于一台电控高压共轨柴油机，研究了不同喷油时刻 2,5-二甲基呋喃(DMF)掺混比例(质量分数分别为0、10%和30%)对柴油机排放颗粒物(PM)的尺寸分布、平均直径、数量浓度和质量浓度的影响．结果表明：在试验工况下，无论掺混与否，发动机PM 排放均以核模态颗粒(粒径为5～50nm)为主，其尺寸分布呈现明显的双峰结构．燃用纯柴油时，推迟喷油时刻，核模态颗粒数量先增加后减少，聚集态颗粒(粒径为50～1,000nm)数量的变化规律不明显，PM 的总数量、总质量与核模态颗粒数量变化趋势一致，PM 的几何平均直径(GMD)先增加后减小；DMF 掺混可以降低聚集态颗粒数量、GMD 和总质量，但却增加了核模态颗粒数量和总颗粒数量．综合考虑发动机燃油经济性和PM排放性能，30%DMF 掺混比例和-10.0°CA ATDC喷油时刻为试验工况下的最佳方案．

采用预燃式定容燃烧弹系统，可视化研究了掺混乙醇和水对柴油冷态喷雾、蒸发喷雾及燃烧等特征的影响规律．结果表明：掺混乙醇和水会使混合燃油黏度增大，从而使乙醇柴油和掺水乳化柴油冷态喷雾的扩展能力明显低于纯柴油；乙醇和水在高温下的微爆或汽化，不仅能增强混合柴油喷雾的扩展能力，同时也可以促进液滴的分裂，强化油、气的混合；在喷雾燃烧中，3 种燃油的滞燃期为纯柴油＜乙醇柴油＜掺水乳化柴油，这表明乙醇和水的掺入均会抑制柴油的着火，延长滞燃期；乙醇的加入能提高柴油的燃烧效率和燃烧温度并使碳烟的氧化速率增大；水分的加入则可降低燃烧温度和碳烟的生成，加上水煤气反应能促进碳烟的消亡，从而使乙醇柴油和掺水乳化柴油的碳烟排放均比纯柴油小；在上游低温区，掺水乳化柴油的燃烧速度最小，纯柴油最大，在下游高温区则相反，掺水乳化柴油的燃烧速度最大，纯柴油最小，这表明随着环境温度的增高，水分微爆和蒸发对喷雾和燃烧的促进作用越来越显著．

为探究松油作为柴油机替代燃料的可行性，在定容弹中结合高速摄影技术对松油掺混比例为20%、40%和50%的柴油/松油混合燃料在不同喷射压力及背压下的宏观喷雾特性进行可视化研究；同时基于一台4 缸涡轮增压柴油机，研究掺混燃料在不同负荷下的燃烧和排放特性．结果表明：随喷射压力及背压的改变，4 种燃料喷雾特性的变化规律一致；相同条件下松油掺混燃料的喷雾锥角、贯穿距及油束面积均比柴油大，且松油掺混比越大，雾化效果越好．在试验负荷范围内，松油掺混燃料的有效燃油消耗率、最大压力升高率比柴油略大；在全负荷工况下50%掺混燃料的转矩较柴油仅降低2%，表明松油可提供与柴油相当的动力输出．掺混燃料在低负荷时的NOx、CO 和THC排放均高于柴油，中、高负荷时掺混燃料的CO 及THC 排放低于柴油，NOx排放与柴油差别不大；通过增加松油掺混比例可以大幅降低碳烟的排放．

为评估某航空星形活塞发动机主连杆结构强度，建立曲柄连杆机构运动学和动力学分析模型，得到主连杆载荷特性。建立了考虑结构接触非线性因素的主连杆应力计算有限元模型，通过由模拟装置得到的实测应力数据对模型进行了标定，进而计算得到整个工作循环内的动态应力场。结果表明：副连杆引起的附加弯矩是影响主连杆杆身危险部位应力过高的主导因素。在此基础上，考虑结构表面工艺状态等因素的影响，基于临界平面法对主连杆多轴疲劳强度进行了校核。结果表明：该连杆杆身与大头过渡区域处疲劳安全系数较低，计算危险点与实际疲劳裂纹位置一致。

根据柴油机颗粒过滤器（DPF）堵塞与泄漏故障型式开展了排气阻力试验和发动机台架试验，获取了排气流量、排气温度、排气压差等主要故障特征参数数据。通过与传统压降模型进行对比分析，将正交最小二乘方法应用于DPF的故障诊断，形成基于正交最小二乘模型拟合的DPF故障诊断方法，并用试验采集到的主要故障特征参数数据对模型拟合方法进行了可行性验证。通过定义一个错误系数向量，分析了广义故障空间中不同故障型式DPF所形成的故障区域，为DPF故障诊断技术的发展提供了理论依据。通过错误系数向量能够判断出故障程度及堵塞、泄漏等故障型式，基于该结果可以进行DPF故障诊断。

基于试验测试与计算流体动力学（CFD）分析的方法，研究发动机环形冷却风扇的结构与参数对其气动性能的影响。首先对一款环形风扇和一款开口风扇进行了气动性能试验，对比分析了两者气动性能的差异。然后建立了与试验情况一致的环形风扇气动性能的计算模型，计算分析了试验的环形风扇的气动性能，并与试验结果进行了对比分析，对比结果验证了模型的正确性。使用建立的模型，分析了环形风扇的圆环结构及尺寸参数对其气动性能的变化规律的影响。分析结果表明：环形风扇的圆环采用圆角结构可提高风扇的静压效率；圆环的相对轴向尺于参数对环形风扇的气动性能有较大的影响，每款环形风扇都有一个叶片开口率使风扇的静压效率达到最佳；而圆环的相对径向尺寸参数对环形风扇的静压效率影响较小。

对比分析航空煤油和车用柴油理化特性基础上，在某型电控高压共轨型军用柴油机上开展了分别燃用航空煤油和柴油的外特性和负荷特性台架试验研究。研究结果表明：与燃用柴油相比，高压共轨柴油机燃用航空煤油，动力性能未出现明显的下降，外特性下功率和转矩平均下降了0.89%；有效燃油消耗率在外特性下平均下降了0.62%，发动机有害物CO排放平均减少了6.8%，HC排放平均增加了40.5%，NOx排放平均减少了3.8%，PM排放最多下降40%，平均下降了15.6%。在负荷特性下（发动机转速分别为1000、1400、1900r/min），有效燃油消耗率分别平均下降了1.56%、2.54%、2.24%。

在一台国V排放高压共轨柴油机上燃用20%生物柴油一柴油混合燃料，通过调节共轨压力、主喷定时、预喷定时、预喷油量、后喷定时、后喷油量6个喷油控制参数研究生物柴油发动机的多因素多目标优化方法。采用混合试验设计方法分别针对低、中、高转速下的低、中、高负荷9个工况点设计试验方案，并进行台架试验采集发动机性能及排放数据。根据试验结果用混合径向基函数神经网络模型（HybridRBF）拟合发动机各项性能指标数学模型，设计优化方程并利用组合优化算法求解以比油耗（BSFC）最小和氮氧化物（NOx）排放最小为目标的全局多目标最优解，弥补了传统发动机优化标定方法单因素逐一优化的局限性。优化结果使得所选取的9个工况点的BSFC平均降幅为1.31%，同时NOx排放平均降幅高达24.59%。

针对某增压柴油机，使用有限元法研究了内冷油道对活塞温度分布、应力分布和变形分布的影响。为保证边界条件的合理性，通过计算流体力学（CFD）软件模拟计算得到内冷油道的边界条件。采用硬度塞法实测活塞若干点的温度值，验证了模拟计算结果的合理性。有限元计算结果表明：在活塞上加开内冷油道可以使其顶部温度降低约43℃；合理的内冷油道位置可以有效降低局部的高温和应力，当活塞内冷油道位置轴向移动5mm时对活塞顶部温度影响最大，可使其温度变化幅度达10℃左右，最大应力值增加7~11MPa。内冷油道位置的改变主要影响各部分变形的大小，对其分布规律影响不大。

为了改善电控单体泵存在的各缸喷油量不一致的问题，设计开发了电磁阀控制单柱塞直列分配式喷油泵，通过电磁阀油量控制结构，实现喷油量和喷油正时角度自由调整；通过油量分配机构，实现了单柱塞向柴油机各缸喷射燃油的功能，解决了因为多个电磁阀、柱塞偶件及油量控制阀造成的每个缸喷油量不一致的问题。通过试验分析了阀杆行程、低压油腔的压力、转速、供油速率、电流及燃油温度对喷油泵喷油特性的影响，并通过某非道路498柴油机进行了排放测试，结果表明可满足国Ⅲ排放法规的要求。