针对一台4G15缸内直喷汽油机试验研究了单次喷射的喷油量及喷油与点火之间的时间间隔，两次喷射的喷射比及第一次与第二次喷射的时间间隔，喷射压力等对直接起动模式首循环燃烧和排放特性的影响。试验中冷却液温度保持为80℃、初始活塞位置为100°CA ATDC。研究结果表明：优化控制单次喷射喷油量及喷油与点火之间的时间间隔能使首循环同时获得燃烧和排放特性。在总体过量空气系数为0.8、两次间隔为100ms条件下，两次喷射喷射比在3：1及4：1时可使首循环获得较高的燃烧和转速峰值及较低的HC和CO排放。随着两次喷射时间间隔的增大，首循环转速峰值先增减后减小，而HC、CO和NOx排却呈现先减小后增加的趋势。试验条件下，当两次喷射时间在100-150ms范围时可同时获得较高的首循环转速峰值和降低的有害物排。随喷射压力的增加，首循环着火的过量空气系数范围变宽，可以在较稀混合气范围内着火，并可获得较高的转速峰值。

应用AVL的FIRE软件，以某型高压共轨柴油机为仿真对象，在不同的喷油正时条件下，对缸内喷雾及燃烧过程进行三维模拟计算，分析这个参数的变化对柴油机温度场、压力场、碳烟和氮氧化物浓度分布等的影响。仿真计算结果表明，喷油正时提前，缸内最高压力、最高燃烧温度上升，NO排放浓度增加，碳烟排放浓度降低，当喷油正时提前10°CA时，缸内最高压力增加4.2MPa，最高燃烧温度上升282.02K，NO排放浓度增加5.43倍，最高碳烟排放浓度降低了1.33倍。

本文针对D210和D300型两款柴油机的活塞进行了有限元分析研究。工作中采用HyperMesh软件进行有限元前处理工作，采用Abaqus 有限元求解器进行计算，并用femfat 软件进行后处理。文中对热负荷、机械负荷水平以及热机耦合结果进行仿真并对活塞的抗疲劳寿命进行分析。经分析发现两款柴油机活塞的薄弱部位及其原因，可为相关机型的改进提供指导和依据。

针对柴油机冷启动的问题，通过数值仿真手段，展示了不同环境温度下气缸盖在启动过程中的温度升高过程和应力变化过程，计算仅考虑冷机状态-额定负荷工况的低周疲劳寿命以及考虑冷机状态-启动过程-额定负荷工况的低周疲劳寿命并进行对比。研究结果表明：在冷启动前几秒气缸盖鼻梁区会出现Von-mises应力先降低后升高的情况；在冷启动后50s-80s期间气缸盖鼻梁区会出现温度的峰值和Von-mises应力的峰值（排气门鼻梁区除外），环境温度越低该峰值越大，到常温时候该峰值已经消失或变得不明显；在低温条件下启动，考虑启动过程的气缸盖火力面最低疲劳寿命要比仅考虑冷机状态-额定工况的寿命更低，而常温启动时两者相差不大。

采用流固耦合计算方法，分析反向冷却和分体冷却对发动机整机热状态和冷却水套热耗散量及功耗的影响，并提出冷却组织优化方案。首先，针对某型六缸柴油机进行单缸模型简化，并对计算模型进行网格无关性验证和试验验证；其次，通过仿真计算对机体至缸盖流向冷却、反向冷却和分体冷却下整机热状态参数、冷却水套功耗及热耗散量进行对比分析。结果显示反向冷却方式可有效降低缸盖温度及热应力，分体冷却方式可降低冷却水套热耗散量和功率损失。最后，提出针对冷却液组织方式综合优化方案，该方案能够在降低缸盖温度场及热应力场的同时，使冷却液热耗散量降低5.54%、水套功耗降低33.24%。研究工作进一步明确了先进冷却组织形式对于改善整机热状态和冷却水套功耗及热耗散量的显著作用。

对连杆装配工况的精细有限元分析可以为连杆其它工况的合理模拟提供参考。本文采用ANSYS软件对某型低速柴油机连杆的装配工况进行了有限元接触分析。通过分析温升法和指定接触面偏移两种模拟衬套、轴瓦过盈量方法的原理及计算结果，指出温升法存在的问题以及指定接触面偏移法的优势。通过对比衬套和轴瓦与连杆体接触面不同摩擦系数对结果的影响，提出复杂结构正确设置摩擦系数的重要性。通过对接触分析计算结果的分析得到了连杆杆身、大端、小端以及衬套和轴瓦等关键部位在装配工况下的应力分布和变形情况。

利用敏感性分析与粒子群算法，在GRI-Mech3.0的基础上，构建并优化了焦炉气化学反应机理。首先，根据简单碳氢燃料氧化机理的分级结构与总体关系，通过敏感性分析，构建焦炉气化学反应机理。其次，搭建滞燃期与层流火焰速度的敏感性分析模型，对焦炉气化学反应机理进行了滞燃期与层流火焰速度的敏感 性分析。再次，根据抑制局部最优的粒子群算法，搭建化学反应动力学参数优化模型，对关键化学反应的动力学参数进行优化。最后，根据相关实验数据，对优化后机理的滞燃期与层流火焰速度进行对比验证。结果显示，本文所得的焦炉气化学反应机理能准确预测滞燃期与层流火焰速度，且较GRI-Mech3.0能缩短计算时间，节约计算成本。

针对内燃机凸轮轴径向振动的问题，充分考虑轴承支撑刚度、阻尼以及摩擦状况等因素的影响，建立配气机构一维动力学模型。利用基于正交试验的计算方法，研究了轴承座宽度、轴承配合间隙以及润滑油进油温度对于凸轮轴径向振动特性的影响。结果表明：这3个参数对于凸轮轴径向振动特性都具有规律性的影响。轴承座宽度对最大径向跳动位移、轴承最大载荷以及最小油膜厚度的影响程度最强；润滑机油进油温度对摩擦功率损失影响程度最强。经过优化分析，新方案与原方案相比，最大径向跳动位移下降6.48%，最大轴承载荷下降0.53%，最小油膜厚度增加11.3%，摩擦功率损失下降13.6%。

为了研究甲醇-柴油微乳化油的排放特性，以0#柴油为基础油配置了甲醇质量占比为5%、10%、15%、20%的四种微乳化油，分别标记为M5、M10、M15、M20。在4100QBZL增压中冷柴油机试验台架上，未对发动机结构和参数进行改动的条件下测试了0#柴油和四种微乳化油的负荷特性的排放数据，并且分析了其排放特性。实验结果表明：相比于0#柴油，在常规排放中，微乳化油的CO排放量有所增加，NOx的排放量有所减少；NMHC排放量有所增加，soot排放量大幅度减少。非常规排放物中，甲醛和未燃甲醇的排放量有所增加，且随甲醇含量越高，排放增加量越高。

以某柴油机气缸盖为研究对象，对其进行单侧气缸盖和水套的流固耦合分析，在计算气缸盖应力场时候考虑到铸铝材料的塑性应变以及各缸爆发的不平衡性，并计算了该气缸盖的高周疲劳安全系数和低周疲劳寿命。结果表明，第3缸、第4缸火力面排气门鼻梁区温度较高，温度场作用下各缸火力面最大Von Mises应力均出现在进气门鼻梁区，从高温恢复到300K时，进气门鼻梁区表现出明显的残余拉应力。高周疲劳安全系数较低区域主要在爆发缸缸盖顶端和水套与火力底板接触的圆角区，燥发压力对低周疲劳寿命及位置有影响，不考虑爆压的最低寿命出现在第3缸进气门孔与鼻梁区过渡圆角处，考虑爆压时最低寿命出现在第三缸进气门孔与气门座圈接触位置。