一种全可变液压气门机构(FHVVS)可实现气门升程和开启持续期的连续可变，采用进气门早关的方式可取代节气门实现无节气门负荷控制方式．通过试验测量缸内压力，发现无节气门汽油机在小负荷工况下的燃烧循环变动明显增大，燃烧速率显著降低．通过增大点火提前角，使燃烧重心(CA 50)调整至5°～10°CA ATDC 的推荐位置，却导致出现失火循环．探讨了通过组织进气涡流和增大点火能量的方式改善燃烧性能，结果表明：螺旋进气门能够在小升程时产生较强的进气涡流，显著改善了无节气门汽油机在小负荷工况下的燃烧循环变动和失火循环，提高了指示热效率；增大点火能量对改善燃烧循环变动也有一定作用．

在一台协流扩散燃烧器上，应用双色激光诱导炽光法(TC-LII)得到了火焰内二维碳烟体积分数分布．在燃料流量和碳流量一定时，研究了甲醇掺混比对汽油火焰碳烟生成的影响．结果表明：燃料流量一定时，与纯汽油相比，M20(甲醇体积分数为20%)、M40、M60 和M80 的峰值碳烟分别降低了50.7%、74.8%、91.0%和97.8%，平均碳烟分别降低了53.4%、85.6%、97.3%和99.8%．碳流量一定时，峰值和平均碳烟的降幅相比燃料流量一定时略有降低．这表明燃料流量一定时，甲醇掺混引发的碳元素质量流量的降低对碳烟降低的贡献很小，甲醇对碳烟的降低主要通过对燃料中芳烃的稀释作用及化学反应动力学的影响．火焰整体碳烟生成的起始高度随甲醇掺混比的增加而升高．火焰中心碳烟的起始高度在燃料流量一定时，随甲醇掺混比的增加而降低，碳流量一定时，随甲醇掺混比的增加略有升高．火焰中心碳烟体积分数随高度的增加，呈3 段变化趋势．不同高度上，火焰径向碳烟峰值随火焰高 度的上升由火焰外侧向中心移动，且峰值先增加后降低．

在一台高温、高压定容燃烧弹上研究了不同撞壁距离、喷射压力和环境温度与压力条件下，柴油油束撞壁后近壁面区域的喷雾特性．利用高速摄像测量了自由喷雾和撞壁喷雾的油束发展历程，并结合仿真对燃油气相浓度和流场特性进行分析．结果表明：在环境温度为500～900K、环境压力为1～4MPa 时，喷射压力对喷雾锥角影响较小；环境温度达到700K 及以上时，喷射压力对喷雾贯穿距的影响较小，特别当撞壁距离减小到30mm 和20mm 时，出现喷雾贯穿距随喷射压力增大而略微减小的趋势；相对于撞壁喷雾，环境温度对自由喷雾贯穿距的影响更大；随着撞壁距离减小，喷雾贯穿距逐渐减小，喷雾锥角逐渐增大，而喷雾高度则呈现先增大后减小的趋势．在上述4 种边界参数中，撞壁距离对撞壁油束发展特征影响最大．

内燃机燃油喷雾中喷嘴近场实际为连续液相状态，需要采用连续相模型来进行研究．然而，目前大多数研究均忽略此现象，采用Vallet 提出的质量平均新欧拉模型对ECN Spray A 的喷射过程进行模拟．在RANS框架内，研究了5 种不同湍流模型对喷射过程的影响．分别计算了喷雾的贯穿距、体积分数分布及喷射外形等特性，并与试验数据进行对比．结果表明：在喷射出口下游的3mm范围内，Realizable k-ε、RNG k-ε和高密度比k-ε(HDR k-ε)模型具有相似的求解结果；但在3mm 以外的区域，HDR k-ε 表现出了明显的优势．除HDR k-ε 湍流模型外，其他所有模型均给出较大的喷雾锥角和较小的贯穿距，表明HDR k-ε 模型中的修正项产生了增大喷雾速度和贯穿距的效果．所以，对于具有大密度比的近场喷射流，HDR k-ε具有较好的适用性．

为提高利用振动信号检测汽油机爆震强度的精度，提出了一种基于非线性小波变换的爆震强度识别方法．首先，采用非线性小波变换对振动信号进行分解，提取出爆震特征．然后，在包含爆震特征的小波细节分量上计算一组能够表征爆震强度的时域统计特征参数．最后，将这些统计特征参数输入到人工智能分类器进行爆震强度识别．对某汽油机进行了爆震台架试验，并对提出的方法进行了验证．结果表明：非线性小波变换可以清晰地从缸盖振动信号中检测出微弱的爆震冲击特征；同时，采用支持向量机能够获得更优的爆震强度识别精度和泛化性能．

建立了系统动力学、缸内热力学与结构传热耦合仿真模型，并试验验证了仿真模型准确性．通过仿真对比了相同结构及工况下燃烧室各部件在自由活塞式发动机与曲轴式发动机两种形式运行时热负荷、传热损失及结构温度上的差异性．结果表明：自由活塞发动机燃烧室部件所受热负荷的峰值和作用时间小于曲轴式发动机，具有较小的传热损失与较高的能量转换效率；受活塞运动规律的影响，其缸内燃气与缸套对流传热量占结构总传热量的比例较高；各结构关键点的温度值与温度波动幅度低于曲轴式发动机，热负荷较小，性能有进一步提升的潜力．

在一台4 缸柴油机上使用一种低辛烷值G80 混合燃料(汽油和柴油的体积比为80：20)进行了多段预混压燃(MPCI)模式的研究．通过Taguchi 试验设计方法和方差分析，解析了喷油时刻、喷油比例等变量对燃烧和排放性能的影响，结果表明：指示燃油消耗率和NOx 排放主要受次喷时刻影响，碳烟排放主要受首喷时刻影响．基于上述结果，协同优化喷油时刻和喷油比例，实现了低于原柴油机的NOx、碳烟排放和指示燃油消耗率．通过能量利用分析，发现低传热损失和低排气损失是G80 压燃发动机获得高指示热效率的主要原因．

应用三维计算流体力学程序包KIVA 耦合正丁醇-生物柴油双燃料燃烧机理，研究了不同的生物柴油喷油时刻、正丁醇-生物柴油喷射比例以及EGR 率条件下，正丁醇-生物柴油双燃料高预混合燃烧着火机理．结果表明：不同的燃烧控制参数影响生物柴油和正丁醇的低温反应过程．随着生物柴油喷油时刻的推迟，燃料发生低温反应的比例降低，而中温和高温裂解反应的比例快速增加，使得反应体系活性大大提高．当生物柴油喷油时刻较早、正丁醇比例和EGR 率较低时，生物柴油的低温反应中间产物MDxO2 同分异构体生成较早，正丁醇的低温反应中间产物nC3H7CHO的生成区域与MDxO2同分异构体的分布区域一致．生物柴油喷油提前以及增大其比例，生物柴油与正丁醇可以较好混合，发生自由基的交互反应，促进着火发生．优化燃烧控制参数可以保证着火和合适的燃烧相位.

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．