建立了O3/N2 气氛下柴油机微粒捕集器(DPF)离线再生的数值模型，探究了气源位置、气源流量和O3 浓度等因素对DPF 离线再生的影响规律，并对再生模型进行了验证．结果表明：在O3/N2气氛下对DPF 进行离线再生，最大温度梯度远小于该DPF 的安全温度梯度限值．减小气源距DPF 前端的流通距离，适当增大气源流量和O3浓度均有利于提高再生速率．但O3 浓度过大会导致再生过程中壁面温度峰值显著增大．对DPF 离线再生影响因素的数值模拟进行研究，对进一步开展的O3/N2气氛下DPF的离线再生试验起到理论指导作用．

利用巴特沃斯低通滤波器和模式识别方法对实测振动速度信号进行预处理，处理后的振动速度与压力升高率有较强的相关性．据此，提出了利用预处理后的振动速度信号在线识别最大压力升高率的新方法．在195 单缸柴油机上对该方法的可行性进行了试验验证，结果显示：在试验数据范围内，利用振动速度信号和利用缸压曲线得到的最大压力升高率随循环数呈一致的变化规律，二者偏差在±6.5%以内. 由此表明，基于振动速度信号在线识别最大压力升高率的方法是可行的．

以R180 单缸卧式水冷涡流室式柴油机进/排气系统为研究对象，采用计算流体动力学(CFD)技术与稳流试验相结合的方法，对涡流室式柴油机进/排气系统的性能展开研究，对进/排气道、空气滤清器和消声器结构进行优化设计，减少流动阻力，提高进气量和减少残余废气量，改善柴油机的性能和降低排放．整机性能试验表明：进/排气系统优化后，速度特性上的充量系数均增大，标定工况下燃油消耗率降低了3.0%；CO、HC+NOx 和PM 排放的实测值分别为2.209、4.520 和0.561g/(kW·h)，相比原机分别降低了26.7%、7.0%和9.3%．

汽油机超临界/跨临界喷射燃烧的研究离不开可靠的燃油物理性质，在较大温度范围内评估了12 种汽油替代混合物在预测汽油的临界温度、临界压力、密度、动力黏度和定压比热方面的能力．采用8 种关联式估算出汽油的临界温度和临界压力，平均值分别为550.4 K 和3.092 MPa．替代混合物临界温度估算值为538.9 K(Sur 4)到586 K(Sur 5)之间，临界压力估算值在2.57MPa(Sur 1)到3.244 MPa(Sur 10)之间，其中Sur 8 的临界参数与汽油最接近．通过美国国家标准与技术研究院开发的物性计算软件SUPERTRAPP 计算汽油替代混合物的密度、动力黏度和定压比热值并与测试结果对比，结果显示：预测密度、比热和黏度准确性最高的分别是Sur 8(平均绝对偏差AAAD为7.292% )、Sur 2(AAAD为8.929% )和Sur 10(AAAD为10.976% )，综合平均绝对偏差最小的为Sur 4(13.149% )．

基于低压和高压喷雾碰壁后液滴运动形态的差异，分析了现有喷雾碰壁模型在模拟高压喷雾时的不足，提出了针对高压喷雾碰壁模拟的数值模型．该模型基于柴油喷雾碰壁的试验数据，并引入了壁面射流理论来估计靠近壁面的气相速度．针对高压喷雾碰壁后壁面喷雾的运动特点，增加了液滴升力的计算．通过与柴油喷雾碰壁试验进行对比，结果表明：新模型对高压喷雾碰壁液滴运动轨迹的计算更准确，并成功地再现了壁面喷雾前端的涡旋．此外，新模型的网格依赖性也被极大地降低．与传统喷雾碰壁模型相比，新模型更适合直喷发动机中的喷雾碰壁模拟，具有很强的工程实用价值．

为了探明添加正丁醇对柴油蒸发特性的影响，采用石英丝挂滴技术研究了不同温度下正丁醇、柴油及其混合燃料的蒸发特性，并利用高速摄像技术记录了液滴蒸发过程中直径和形态的变化．研究表明：与柴油两阶段蒸发特性相比，正丁醇瞬态加热阶段较短，正丁醇比柴油蒸发快，且提高环境温度可以降低正丁醇与柴油蒸发特性的差异性．正丁醇/柴油混合燃料比柴油蒸发快，正丁醇添加主要影响柴油蒸发过程的前阶段．高温下，与柴油相比，正丁醇/柴油混合燃料的蒸发特性发生根本变化，其蒸发过程呈现三阶段蒸发特性，液滴出现气泡生成、膨胀和喷气现象，液滴直径波动剧烈，这是由于正丁醇/柴油混合燃料沸点差异性导致的．

为了解高压共轨喷嘴结构对喷雾的影响，试验采用三维相位多普勒粒子分析仪(PDPA)，在高喷射压力条件下研究了不同的喷嘴结构的喷雾粒径空间分布情况. 结果表明：高压燃油喷雾的粒径分布呈现轴线大、两边小的趋势，并在喷雾边缘稍微增加；同时随着喷射压力的增加，喷雾索特平均直径(SMD)的分布呈现粒径减小的趋势，小粒径区域逐渐向喷嘴顶端靠近，喷雾雾化效果随喷射压力增加而改善. 随着喷孔直径的减小，喷雾总体SMD 呈减小趋势；当喷孔直径减小到一定程度时，进一步减小喷孔直径对喷雾雾化效果的影响逐渐减弱. 孔径为0.18mm 的喷嘴，喷雾SMD 随着长径比(L/D 为3.89～5.00)的增加而增大；孔径为0.13mm 的喷嘴，喷雾SMD 随着长径比(L/D为5.38～7.69)的增加而降低．

通过试验研究了燃油组分对进气道喷射(PFI)和缸内直喷(GDI)汽油机颗粒物及可挥发性有机物(VOCs)排放的影响．结果表明：燃油中的芳烃、烯烃和硫含量越高，颗粒排放也越高；通过添加少量甲基茂基三羰基锰能够保证不降低辛烷值的同时减少燃油芳香烃与烯烃含量从而使颗粒物排放降低；往燃油中添加10%乙醇对颗粒物排放影响不大．PFI 发动机排放的颗粒物成分主要由有机物(OM)组成，无机离子与元素碳(EC)含量较少．而GDI 发动机排放的颗粒物主要以EC、OM 为主，无机离子成分很少．燃油中芳烃含量越高，其颗粒物中多环芳烃(PAHs)的排放也越高，毒性也更强；燃油中烯烃含量的上升对颗粒物中PAHs 的排放影响不大，但是其排放颗粒物中PAHs 的毒性变强．检测到汽油机排放的VOCs 由70 余个物种组成，主要是烷烃、烯烃、芳烃、含氧挥发性有机物和炔烃．燃用高芳烃含量燃油，VOCs中芳烃比例有所上升．

通过一台单缸增压直喷汽油机，对比了低速早燃和正常燃烧的循环特征、压力振荡强度和振荡频率，开展了不同喷油时刻和不同喷油压力对低速早燃频次及强度影响的试验．结果表明：低速早燃由于自燃时刻不同可以引发普通爆震和超级爆震，超级爆震发生时可能伴随有超声速的冲击波或爆轰波产生．推迟喷油时刻，低速早燃频次呈现先增加后降低的趋势．喷油时刻由300°CA BTDC 推迟到240°CA BTDC 时，低速早燃和超级爆震频次分别降低了96.0%和88.2%，超级爆震强度也显著降低．喷油压力从6MPa 提高到12MPa 会导致低速早燃频次增加，继续提高喷油压力，低速早燃和超级爆震频次均有所降低．喷油时刻及压力的改变会导致气缸壁机油稀释和碳烟颗粒物排放发生变化，因而推测上述两种物质均有可能导致低速早燃发生．

采用试验和数值模拟方法研究了中、小负荷下，喷油模式和喷油定时对柴油机预混燃烧和排放的影响．结果表明：小负荷(平均指示压力约为0.45MPa)、单次喷油模式及喷油定时为35°CA BTDC 时，油束的撞壁位置将形成的混合气分为燃烧室上方和活塞凹坑两部分，可充分利用整个气缸内的空气形成均质混合气，此时的NOx 排放最低．平均指示压力(IMEP)约为0.7MPa 时，采用单次喷油模式，喷油量增多，喷油持续期延长，混合时间缩短，碳烟、CO 和UHC 排放急剧升高；在混合时间和混合空间的共同作用下，喷油定时为35°CA BTDC 时获得最佳折中排放．IMEP 约为0.7MPa 时，与单次喷油模式相比，采用多次喷油模式，将喷油量分为4 个脉冲喷入缸内，增加了每个脉冲的混合时间，并且改善了燃氧混合空间，形成更均质的混合气，大幅降低了碳烟、CO 和UHC 排放；喷射定时为80、65、50 和35°CA BTDC时获得最佳排放．