对国内外小功率段柴油机实现低排放的技术路线进行了分析，针对中国目前现状得出实现第三阶段排放及今后更高排放标准的技术路线：37 kw以下功率段柴油机采用改进燃烧过程和降低机油消耗的机械优化+DOC技术或机械优化+电控喷油技术，生产企业通过提升生产条件及加强质量控制，特别是有效实现全负荷最大油量限制，可使批量生产的柴油机满足中国第三、四阶段排放标准的要求；为更有效控制批量生产产品的排放和性能使其满足更高的排放标准，需开展15~37 kW小缸径多缸柴油机低排放技术研究和产品研发。

基于亚克力（PMMA）透明喷油嘴内流动的试验研究结果，构建了透明喷油嘴的三维模型，通过流固耦合（FSI）方法对透明喷油嘴的固体变形及应力分布情况进行模拟研究。模拟结果表明，透明喷油嘴的变形与应力均主要集中在压力室及喷孔入口处，其中压力室入口处应力最大，超过胶粘剂的粘黏强度是造成透明喷油嘴产生裂缝失效的主要原因。同时分析了孔内流体体积随入口压力的变化情况及固体变形对孔内流体流动特性的影响。结果表明：在使用透明喷油嘴喷油时，固体产生的变形会造成在针阀关闭后柴油完全断流的时间较实际喷油嘴有所延后，最后喷出的质量也略大，导致试验过程中在喷油结束后存在较长时间的滴落现象。

为了避免铜衬套脱落并降低活塞销孔表面的最大应力，运用正交试验表L9（34）设计9组试验，另加1组镶铜衬套的试验作为对比方案，通过ANSYS对活塞进行了模拟分析，并利用极差分析法找到满足活塞热负荷及机械负荷的最优方案。结果表明：影响活塞销座热机耦合应力的3个因素大小依次为销孔型线方程、销座与活塞销的间隙和增强体的厚度；最优方案使活塞销孔表面上的耦合应力降低了28.8%；增强体使活塞销座处温度升高了3%~4%，活塞的耦合变形也减小了2.9%~3.8%。

为了应对“特京五”对颗粒物数目的要求，在一台满足国IV标准柴油机上，以国V柴油原排试验结果为基准，对一组氧化型催化器（DOC）+微粒氧化催化转化器（POC）后处理和两组DOC+ POC后处理串联时热态全球统一瞬态循环（WHTC）的气态污染物和颗粒物排放结果进行了对比研究。结果表明：单组DOC+ POC的净化能力为颗粒物质量降低63%，颗粒物数目降低23%；两组DOC+POC串联可使颗粒物质量降低74%，颗粒物数目降低79%，并可以避免一组DOC+POC方案时颗粒物数量浓度瞬时排放超过原排的现象。采用两组DOC+POC串联方案时，燃用国Ⅲ柴油的排放结果与国V柴油的排放结果基本持平，表明两组DOC+ POC串联后处理方案可以克服燃油品质变差对颗粒物排放带来的不利影响。

采用多维数值模拟的方法系统研究了不同燃油性质和喷油策略对船用柴油机性能和排放的影响。研究结果表明：无论使用重油还是轻油，采用顺序喷射、预喷和后喷都能在降低燃油消耗率的同时降低NOx排放；顺序喷射方案能在两个喷油器的喷射间隔为4°时达到最低的燃油消耗率；大比例预喷匹配合适的主预喷间隔容易获得较低的燃油消耗率，小比例预喷匹配合适的主预喷间隔容易获得较低的NOx排放；后喷策略对燃油消耗率改善不明显，随着主后喷间隔增大或者后喷油量的增加，燃油消耗率均呈现增加的趋势。

以某商用车直列6缸柴油机作为研究对象，基于缸内传热模型获得内燃机缸盖和缸套的燃气侧局部传热边界条件；基于均相流沸腾传热模型获得水侧传热边界；实现水侧、燃气侧边界与结构温度场计算的耦合，并判断水腔内沸腾传热的状态。结果表明：缸盖温度计算值与实测值吻合，缸盖最高温度位于缸盖底面两个排气门之间；排气门之间的燃气传热系数和燃气温度均处于较高值，缸内局部传热显著；在缸盖底面中心和排气门附近水腔内的冷却水处于部分发展泡核沸腾状态。

利用GT-Power软件建立某机车柴油机仿真计算模型，通过试验验证了仿真模型的准确性。对采用两种米勒循环时该柴油机在1000 r/min不同负荷条件下的功率、油耗和排放影响建立了仿真方案，在全负荷条件下进行了两种米勒循环对比。结果表明，两种方式米勒循环都能显著降低NOx排放；综合分析柴油机各性能结果，选取变凸轮型线米勒循环、米勒度为300曲轴转角为提高该机车柴油机性能的优化方案。该方法对机车柴油机应用米勒循环具有一定指导意义。

针对某3缸增压小型化汽油机，基于一维和三维发动机循环仿真，分别研究了进气门早关（EIVC）和进气门晚关（LIVC）两种米勒循环形式对发动机油耗、爆震及燃烧特性的影响。结果表明：两种米勒循环形式均能有效降低全工况范围的燃油消耗率，平均降幅约为8%，与LIVC相比，低负荷时EIVC具有更大的节气门开度和进气压力，故泵气损失相对较小，具有更好的燃油经济性；而在高负荷区域，EIVC会显著降低缸内滚流和压缩终了时的端动能，导致燃烧变慢，CA50相比LIVC滞后2.5°曲轴转角，燃油经济性和爆震抑制作用较差。

基于多台汽油机性能对标试验数据的二次开发，总结出了此类发动机的燃烧效率、燃烧持续期、燃烧放热率曲线的形状参数随发动机转速、负荷、过量空气系数等运行参数的变化规律。结果表明：燃烧效率几乎只与过量空气系数相关，二者有明确的线性关系；燃烧品质参数m值主要与发动机的负荷相关，与发动机其他设计及运行参数的关系较弱，在很低负荷时m值随发动机负荷的增大而稍微增加，而当负荷高到一定值时m值稳定在2.0左右不变；燃烧放热率曲线形状呈对称形态；燃烧持续期在低负荷时随发动机负荷的增高而减小，但当平均有效压力（BMEP）大于0.8MPa后，燃烧持续期基本稳定不变。燃烧持续期随发动机运行参数的变化趋势，可用简单的线性关系来表述，并有较好的预测精度。

在一台汽油直喷（gasoline direct injection，GDI）发动机内分别采集了不同部位（节气门、进气歧管、进气歧管翻板、进气门杆、进气门、进气门阀座和活塞顶部等）的沉积物。利用热重分析仪对沉积物样品进行了研究，包括样品的挥发失重和氧化失重分析。为更加清楚地了解各组分的含量，将挥发失重分为易挥发失重、半挥发失重和难挥发失重3个阶段进行分析。结果表明：进气歧管、进气歧管翻板、进气门杆、进气门、进气门阀座处和活塞顶部的沉积物主要包含挥发性有机物、高分子组分、固体炭和灰分，而节气门沉积物中几乎未发现固体炭的存在；除了进气门和活塞顶部的沉积物，其他沉积物绝大部分为挥发性有机物，主要来源于润滑油；进气门和活塞顶部沉积物灰分含量较高，几乎占沉积物总质量的一半。研究表明：沉积物主要来源于发动机润滑油、燃烧室回流废气和空气中的悬浮颗粒，其中节气门受回流废气的影响较小。