为验证发动机使用再生润滑油的可行性，以某公交车柴油机用15W-40润滑油为研究对象，开展了再生润滑油理化指标、摩擦学性能和发动机摩擦功试验。结果表明：再生润滑油的理化指标与原润滑油处于同一水平，满足GB11122-2006中黏度等级15W-40柴油机润滑油的黏温性能、抗氧化性能等要求。与原15W-40润滑油相比，再生15W-40润滑油的磨斑直径相对较大，钢球磨斑形貌表面的犁沟相对较长、较深，划痕相对较宽，极压润滑性能相对较差。热机倒拖时，发动机使用两种润滑油的摩擦功相当；冷机倒拖时，再生15W-40润滑油的摩擦功略有降低。

研究了低速低负荷工况下可变几何截面增压器开度、进气门晚关机构和后喷技术对提升选择性催化还原后处理器温度的作用，并从温度提升幅度、发动机油耗率和排放等方面对各技术进行了分析比较。试验结果表明，采用后喷技术、增大VGT开度和利用进气门晚关可以有效提高SCR后处理器温度。但相比于后喷技术，增大VGT开度和运用进气门晚关技术造成的油耗损失较小。试验对后喷策略和VGT-RIVCA策略进行了全球统一瞬态试验循环（world harmonized transient cycle，WHTC）冷起动对比试验。试验结果显示，在使SCR后处理器的起燃时间缩减至循环第600s附近时，后喷策略造成的油耗损失为3.5%，而VGT-RIVCA策略造成的油耗损失仅为1.1%。在验证了VGT控制策略的优越性后，通过设定不同VGT开度的对比试验，最终得到了一套优化的 VGT-RIVCA控制策略，运用该策略可以使SCR后处理器的起燃时间由1300s缩减至540s，NOx排放量由1.78g/（kW·h）降低至0.929g/（kW·h），同时发动机油耗仅有1.4%的恶化。

在一台电控高压共轨重型柴油机上，基于高压冷却废气再循环（EGR），对比研究了带废气放气阀式单级固定涡轮截面增压器（WGT）、单级可变涡轮截面增压器（VGT）、二级固定涡轮截面增压器（WGT-FGT和二级可变涡轮截面增压器（VGT-FGT）四种增压方式对柴油机性能与排放的影响。结果表明：可变截面相对固定截面增压系统（VGT相对WGT，VGT-FGT相对WGT-FGT），能显著提高涡前与进气压差，实现更高EGR率和更低的NOx排放，同时能够提高进气充量，从而改善燃烧过程。随着NOx，比排放的降低，四种增压方式的油耗都呈现上升趋势，并且VGT-FGT、VGT、WGT-FGT和WGT的燃油消耗率依次升高。当NOx原始排放控制在5.0g/（kW·h）左右，采用WGT-FGT时燃油消耗率相对WGT获得一定改善（与VGT和VGT-FGT相当），碳烟排放与VGT-FGT接近，明显优于WGT。随NOx排放降低，可变截面增压系统相对固定截面增压系统逐渐表现出优势：当NOx，原始排放控制在3.5g/（kW·h）左右，VGT可以获得与VGT-FGT接近的燃油经济性和碳烟排放。

对一台满足国V排放要求的柴油机，分别在1700m、2200m、3000m海拔高度下采用可移动式发动机台架和车载设备，进行了高原实地的排放测试。原机测试结果表明，随着海拔的升高，缸内进气量减少，燃烧恶化，最高燃烧压力下降，比油耗增加，CO排放升高，NO，排放下降；海拔的升高对尾气排放具有降低氧含量和提高燃烧温度的双重作用，其中降低氧含量对高海拔排放的影响更大。采用后处理装置后，NO，排放虽有所下降，但由于发动机企业出于成本考虑减少尿素喷射量，使NO，排放仍超出国V法规限值。

在快速压缩一膨胀机上通过试验和仿真手段，研究了火花塞数目、活塞运动规律、压缩比对单次循环指示功和爆震倾向的影响。研究表明：使用多火花塞点火能缩短燃烧持续期和提高指示功，但是爆震倾向明显增加；提高活塞运动速度，减少活塞在上止点附近的停留时间，可以减少爆震领向，但是相同条件下指示功有所降低；综合使用多火花塞点火，提高活塞运行速度和采用高达17.5的压缩比，可以提高指示功并抑制爆震，使Sl燃烧过程得到优化。

对48V轻度混合动力系统的控制策略进行了研究，包括智能起停、制动能量回收、转矩助力、电池管理系统。利用整车动力学仿真软件Advisor建立了48V系统的仿真模型，将仿真结果与12V起停系统进行对比。结果表明：48V系统起停功能的节油效果与12V系统相当，新欧洲行驶循环（NEDC）测试循环下节油约为5%；48V系统采用的12kW起停电机使得制动能量回收的节油效果更加明显，NEDC工况下48V系统的总节油率为13%。此外，转矩助力功能可以为汽车提供20~30N·m的转矩，从而调节电池SOC及优化发动机工作点。

利用AVLFIRE软件对不同结构的进气道方案进行瞬态模拟计算，分析了进气道结构对天然气发动机燃烧过程的影响规律。研究结果表明，湍动能的变化与涡流比的大小关系不大，主要受乙方向滚流比的影响；燃烧速率快慢与缸内平均湍动能高低并非一一对应关系，燃烧速率主要依赖于火花塞周围的湍动能分布情况。通过改进气道Ⅲ方案与气门座圈连接处的入射角度，缸内滚流与涡流运动均明显增强，且缸内湍动能分布显著改善，提升了化学反应速率与火焰传播速度，燃烧特性显著改善。两个试制进气道方案的台架试验结果表明，气道Ⅲ改进方案能够改善天然气发动机的经济性、可靠性与高速动力性。

使用仿真软件Converge，建立了点燃式液压自由活塞发动机（HFPE）的三维仿真模型。为了解决HFPE的爆震问题，提升其热效率，研究了不同活塞运动规律对HFPE的燃烧过程、爆震倾向与热功转换效率的影响。结果表明：火花点燃式HFPE的爆震燃烧发生在活塞边缘的末端混合气区域，是由若干个爆震核快速扩展而成，与曲柄连杆式火花点燃发动机爆震的发生地点和机理相同；通过改变活塞的运动规律，使活塞上行速度加快，在上止点附近停留时间变短，可以明显减小发动机的爆震倾向与爆震强度。利用优化的活塞运动规律，加上高达14的高压缩比，可以在一定程度上提升发动机的热功指示效率。

为了改善共轨压力控制的精度和稳定，通过Matlab/Simulink完成高压共轨压力控制策略的建模和优化。针对执行器扰动带来的精度下降问题，设计了基于轨压和燃油计量阀驱动电流信号的两级闭环控制算法；针对闭环系统的时滞性，融合了前馈控制与反馈控制，提高了轨压控制精度与瞬态响应。最后在油泵台架与发动机台架上验证了该控制策略。试验结果表明，该策略的轨压稳态偏差在士0.5MPa以内，瞬态偏差在士（2~5）MPa以内，满足车用柴油机的轨压控制需求。

基于涡轮增压缸内直喷（TGDI）发动机，采用高几何压缩比和大范围可调的可变气门正时（VVT）机构，选择合适的阿特金森（Atkinson）循环率，在兼顾高负荷动力性的同时降低部分负荷的油耗，以解决阿特金森循环发动机动力性不足的问题。制作样机并进行台架试验，研究了阿特金森循环对发动机换气过程的影响和燃油经济性的改善效果及阿特金森循环对排放和动力性的影响。结果表明：阿特金森循环可以容忍更大的几何压缩比以提升热效率，同时有利于降低部分负荷下的泵气损失并提高低负荷时的燃烧稳定性，可降低油耗、颗粒物排放及高负荷时的爆震倾向；但进气门关闭推迟会严重影响发动机的动力性能，因此需要降低高负荷时的阿特金森循环率并提高增压压力。