本文通过实验和数值模拟的方法研究了单液滴蒸发的过程，讨论了热电偶影响下的液滴蒸发特性规律。结果表明，当热电偶与液滴中心不重合时，蒸发过程中热电偶会与液滴表面接触，远离接触点的液体会向接触点移动。气液界面近场区域的气体在液滴表面附加运动的影响下也向着接触点移动，液滴表面近场区域的气相速度加快，蒸气的对流运输增强，有利于液滴内部与表面的传热过程，使得蒸发过程加快。

利用上海光源的同步辐射高能X射线测试系统对两只液力研磨程度不同的双层八孔柴油喷嘴进行了三维断层扫描，并对其喷孔孔径及入口圆角半径等结构尺寸参数进行了测量，分析和比较了两只喷嘴经液力研磨后的内部结构尺寸差异及由此产生的喷嘴流量差异。实验结果表明：液力研磨使上层喷孔的入口圆角明显大于下层喷孔，但较长的研磨时间会减小两层喷孔间的差异；液力研磨使喷孔上圆角明显大于下圆角，且较长的研磨时间会扩大喷孔上下圆角之间能的差异；液力研磨在较短的研磨时间下对上层喷孔扩孔更明显，并使其孔径一致性更好，但在较长的研磨时间下，液力研磨对两层喷孔的扩孔效应没有明显差异；液力研磨对喷嘴内部结构的改变有助于提高喷嘴流量。

利用阴影法和高放大倍数镜头获得的分辨率高达0.1mm的火焰图像，清晰地呈现了火焰锋面形态及火焰锋面以内的褶皱裂纹形态。结合阴影法图像的特征以及褶皱裂纹“窄而长”且亮度高的特征，实现了对火焰锋面和褶皱裂纹的自动识别，为定量的分析火焰速度特征和火焰细胞形态提供了条件。在此基础上，本文除了计算球形火焰研究中常用的火焰半径以外，还提出了火焰裂纹总长度、火焰细胞平均半径两个火焰褶皱形态特征参数，实现了对球形火焰图像数据的充分利用。利用这些方法，本文对热质扩散平衡的乙炔球形火焰的裂纹形态进行了定量统计，分析结果表明：火焰面上的裂纹分为两类，一类是初始扰动造成的始终存在且随机分布的大尺度裂纹，另一类是发展到一定半径时火焰发生整体性失稳导致迅速产生的分布较为均匀的胞状裂纹。

利用正庚烷-乙醇混合燃料自燃温度实验数据搭建的神经网络模型来预测正庚烷-乙醇混合燃料自燃极限。该模型以正庚烷掺混比、当量比和进气压力为输入，自燃温度为输出，隐含层有16个节点时迭代误差最小，训练状态最好；模型误差基本在7以内，误差相对较小，最大绝对误差为12.63，相对误差小于4.2%，在允许的误差范围内；对模型训练、验证、测试和全局线性系数R分别为0.99778、0.9979、0.99492和0.99733，预测精度较高；验证了该神经网络模型对正庚烷掺混比、当量比和进气压力变化的泛化能力，预测值与实验值的误差均在允许范围内，因此本模型得到的预测值与实验值具有良好的一致性。

柴油机排气颗粒被颗粒捕集器捕集后，再生前会受到高温排气一段时间的热老化，热老化时排气的氧浓度和温度随柴油机工况变化而波动，因此有必要对颗粒的热老化特性开展研究。本文基于热重分析仪，研究了不同温度、时间和氧浓度条件下热老化对碳烟颗粒氧化性能的影响规律。分别采用阿伦尼乌斯（Arrhenius）和微分法（ABSW）进行颗粒氧化动力学特性分析。结果表明：相比于没有经过热老化的颗粒，经过热老化后的颗粒的活化能均有不同程度的增加。随着老化温度的增加，老化温度小于200 ℃时，颗粒活化能缓慢增加，而当老化温度大于200℃后，颗粒活化能快速增加；经过不同时间老化后的碳烟颗粒的活化能也不尽相同，当老化时间小于45 min时，碳烟颗粒活化能近似于线性增加；但老化时间为45-60 min时，碳烟颗粒活化能趋于不变；同时，相比于无氧条件下热老化时，有氧条件下热老化后的颗粒的活化能相对较高，约40 kJ/mol；且在有氧条件下热老化时，随着氧浓度的增加，碳烟颗粒活化能基本保持在153-164 kJ/mol之间上下波动。

缸内直喷（GDI）喷油器内部流动特性直接影响缸内喷雾及混合气形成过程，针对喷油器内部流动的影响结构参数，结合实验与仿真手段分析喷孔孔径及孔长对内部流动的影响规律，进而分析结构参数不同范围内的敏感程度。仿真结果首先揭示了喷孔内部气穴的发生、发展及达到饱和状态的过程；其次，当喷孔长度较小时，内部流动特性对小孔径较敏感，对大孔径敏感性较差，当喷孔长度增加时，小孔径出口截面完全由液相充满，而气穴的发展对大孔径敏感性增强；第三，喷孔长度较小时，孔径的敏感性系数较小，当喷孔长度较大，孔径的敏感性系数较小，敏感性系数随孔长增加的波动幅度成先增加后降低的趋势。

当传感器无法布置在缸盖表面时，振动信号中与燃烧相关的信息有较大损失，导致所提取的燃烧特征参数精度较低。在遇到缸盖结构紧凑，传感器无法布置在燃烧信息最敏感的位置时，如何获得与燃烧信息密切相关的振动信号？本文提出了基于信息融合技术，利用内燃机表面不同位置测得的振动加速度信号重构与燃烧信息密切相关的振动信号。

本文基于自循环可视化试验装置，针对一个方形的柴油模型喷孔内空化流动和空蚀特性进行试验研究。结果表明：喷射压力越高，喷孔内空化发展越充分，并出现了四种不同流态；揭示了准周期云空化脱落机理；并发现云空化脱落溃灭区和喷孔下游空蚀区非常吻合，结合空化区与液相区交界处存在的空蚀现象，推理了空蚀形成机理。

以降低排放和改善燃油经济性为目标，在一台带旁通阀的两级涡轮增压重型柴油机上研究了不同喷油正时策略对柴油机恒转速增转矩5s典型瞬变过程燃烧及排放的影响。研究结果表明：旁通阀开度增加会导致微粒排放和燃油经济性恶化；采用全程推迟喷油正时策略，可在大负荷工况增加缸内稀混合气数量，但会导致燃烧相位推迟，燃油经济性恶化；而采用分段改变喷油正时策略，有助于改善发动机负荷加载初期燃烧相位滞后和缸内热氛围，促进中大负荷阶段油气充分混合，最大烟度峰值降幅达75.8%，并且有效抑制了燃油经济性的恶化趋势。

精确预测不同控制参数下的放热规律是实现发动机燃烧过程主动控制，达到高效低排放的前提。为此通过微观物理场的仿真和试验研究相结合，将燃烧过程划分为预混合燃烧和扩散燃烧两个阶段，提出以燃烧始点、预混合燃烧速率、扩散燃烧速率及燃烧持续期作为量化评价参数，建立预测放热规律量化评价参数的人工神经网络模型，确定神经网络模型结构和算法的基础上，预测分析喷射系统参数和进气系统参数对放热规律评价参数的影响。研究结果表明：当采用“5-18-4”型神经网络结构模型并采用trainlm算法时，性能预测的平均均方差为0.00274，训练 、验证和交叉验证数据的决定系数分别为0.98504、0.97604和0.98504，表明预测的鲁棒性、响应性和收敛精度均良好，证明所创建的ANN模型很好地预测放热规律。