基于AVL BOOST软件对某轻型车用废气涡轮增压GDI发动机的工作过程进行了模拟仿真，并使用台架实验数据对模型进行了验证，在此基础上进行了发动机配气相位的优化工作，得到全负荷与部分负荷工况时不同转速下发动机动力性能随配气相位的变化规律，经过分析后求得最佳的配气相位。仿真结果表明，优化后的配气相位令发动机低转速下输出扭矩及整体扭矩储备系数显著增大，工作更为稳定，动力性提升明显。

针对大功率气体发动机，设计了基于飞思卡尔MC33816的电磁阀驱动模块，并设计了相应的硬件和软件程序。使用双电压和双电流驱动方式，采用的一阶峰值电流、二阶峰值电流和保持电流参数分别为22A、15A和5A。 提升电压为65V，电源电压为24V。针对电磁阀的高速开闭特性，设计了相应的驱动软件，并对电磁阀进行了响应性测试。电磁阀内阻为0.6Ω，电感值为1.12mH，阀芯位移值为0.3mm。实验结果表明：该驱动模块及参数可以快速开启电磁阀，具有良好的稳定性和低功耗的特点。该驱动模块能够很好地满足工程专业的实际应用。

根据L23/30船用柴油机为原型，通过CONVERGE软件进行对压缩和燃烧过程进行模拟，研究了天然气与柴油喷孔位置对船用发动机天然气燃烧及排放的影响。结果表明：由于天然气与柴油喷孔位置变化的影响，会导致柴油引燃天然气在空间的变化，因此对发动机的燃烧和排放造成了影响，通过合理地设计天然气和柴油喷嘴的位置，可以改善发动机的燃烧和排放。通过对比不同喷嘴间的距离和不同喷嘴分布的设计方案得出，采用中心对称设计的方案Ｅ获得了较好的燃烧和排放性能。

国际海事组织(IMO)提出TierⅢ排放法规，要求转速低于130rpm的船舶低速柴油机在排放控制区NOx排放不高于３．４ｇ／ｋＷ·ｈ，比前一阶段的TierⅡ法规减小了76%。为满足这一要求，采用废气再循环(EGR)对NOx进行有效控制是必不可少的方案。本文使用三维CFD仿真软件，研究了EGR对一大缸径船舶柴油机满负荷时性能和NOx排放的影响，分析了不同EGR率对缸压、油耗和NOx排放的影响，通过观察缸内当量比、氧浓度、 温度和NOx分布以及Φ-T分析了影响规律。结果表明，EGR能有效降低缸内温度，从而降低NOx生成；在满负荷下，31%EGR率可达到TierⅢ法规，此时BSFC比原机上升9.6%。

在多相流动框架下，建立了喷嘴内部气液两相流动和喷雾数值模拟的数学模型和三维仿真模型。采用两阶 段法，实现喷嘴内流场与喷雾的耦合模拟。借助高压共轨电控喷射试验台，通过喷雾试验对仿真模型进行了验证。 计算分析了喷嘴内部流场对喷雾的影响，并对比分析不同喷孔结构参数如喷孔长径比、过渡圆角半径以及不同边界条件如喷射压力、背压下的喷嘴内部流动和喷雾特性。研究结果表明，喷嘴内流场与喷雾的耦合模型可以有效对喷嘴内部流动和下游喷雾的发展状态进行模拟。

进排气系统中的瞬态压力波动直接影响着柴油机的进气和排气过程，进而影响柴油机的燃烧过程及工作性 能。采用台架试验和一维仿真方法，系统研究不同VNT喷嘴环开度和不同EGR率对柴油机进排气压力波动的影响规律。研究结果表明，在2000r/min外特性工况下，随着VNT喷嘴环开度的增大，进排气平均压力减小，进排气压力波动强度基本不变。EGR阀打开时，进气和排气平均压力均减小，进气压力和排气压力波动波形明显变化，进气压力波动强度降低，排气压力波动强度增大。随着EGR率的增大，进排气平均压力降低，进排气压力波动波形和波动强度基本不变。

本文采用AVL Hydsim软件对某型柴油机燃油喷射系统进行仿真分析，得到针阀升程、喷油率、累积喷油量等一系列指标。之后对喷射系统中高压油管内径、喷孔数、喷孔直径进行改进，以改进后的模型为基准模型，从高压油管参数、油嘴参数、柱塞直径、针阀升程、凸轮型线这五个方面探究对燃油喷射系统性能的影响。经过模拟数值计算发现，这几个方面是决定燃油喷射系统的最高喷油压力、累积喷油量、喷油持续时间等关键性能的主要因素。

为了研究柴油机Urea-SCR系统催化器转化效率影响因素，从增加包裹保温材料、排气流量以及不同程度老化的催化器三方面因素来探究转化效率因素。结果表明：在DOC+SCR系统中，增加包裹保温材料在ETC循环中提高SCR载体温度25℃左右，可在低温条件下提高转化效率；在整个排气流量范围内，催化器转化效率都随排气流量的增加而减小，所以排气流量对催化器转化效率影响很小；不同程度老化的催化器对转化效率有一定的影响，其中新鲜的催化器转化效率最好。

以某机型柴油机为基础，建立该机型柴油机的仿真模型。调整柴油机模型的参数，设置不同预喷射方案，研究预喷射技术对柴油机燃烧和排放的影响。仿真实验结果表明：柴油机应用预喷射技术后，缸内燃烧变得剧烈，燃烧放热量增加，碳烟排放量减少，但同时会引起NOx增加。调整主预喷间隔和预喷喷油量可以有效控制NOx的排放的增加，同时也可使碳烟排放量减少。

本文针对船用低速二冲程柴油机开展了满足TierⅢ排放标准的EGR和气缸旁通(Cylinder Bypass,CB)的仿真研究。建立三维模型，确定了满足TierⅢ排放标准所需要的EGR率；建立一维模型，研究了CB率对高压EGR方案的影响。结果表明，EGR为４０％左右时，NOx排放满足TierⅢ排放标准；CB有助于恢复扫气压力、增加压气机喘振裕度、降低EGR风机的功率，过高的CB率不利于降低NOx排放和油耗，CB率需要维持在适当的区间。