基于重型柴油机设计了一套由高、低压机油控制的，采用以先导换向阀结构的液压驱动组件为核心的电控液压全可变气门驱动系统。通过系统平台试验，研究机油低压压力、高压压力、进油温度和驱动频率对可变气门性能的影响。试验结果表明，低压压力增大会导致气门开启延迟减小，最大气门升程持续期增大；高压压力增大会导致气门上升速率、最大气门升程、最大气门升程持续期和气门下降速率增大；进油温度增大会导致气门开启延迟、关闭延迟减小，气门开启速率、最大气门升程和最大气门升程持续期增大；但驱动频率对于系统性能无影响。

空气滤清器在燃料电池系统中发挥着重要作用。本文介绍了目前国内外空气滤清器结构、过滤材料的发展状况，并阐述了空气滤清器集成化、模块化和长效化的发展趋势。

涡轮级是车用增压器的核心部件之一，涡轮级的气动性能被一系列的强度设计要求所限制，在高温及脉冲工况的条件下运行。一般情况下，设计工程师在这些限制条件下进行初始设计，运用大量的经验设计规范并通过CFD和FEA工具进行气动设计和强度设计的校核。国六的法规对涡轮级设计带来了更高的挑战，客户对于低发动机转速高增压比的要求，迫使设计师设计出性能更高的涡轮产品。本文从某一满足国六排发法规的2.0L柴油发动机客户的要求出发，以涡轮级效率提升为优先设计目标，在达到强度要求的条件下，通过叶型的优化使涡轮级性能提升了3－7pp（百分比）。

以针对某液态天然气（LNG）发动机船设计的供气系统为例，根据其工作原理，采用复杂系统建模与仿真软件AMESim建立仿真模型。仿真典型负荷下的工艺过程，将仿真值与设计值对比，以加热汽化单元、低压缓冲罐、进入主机和锅炉物料的压力、温度和流量为主要研究对象，对供气系统的设计及供气系统性能的影响因素等进行分析。结果表明，LNG供气系统的供气能力满足系统的设计要求；当换热介质水乙二醇的流量增大或者汽化器进口温度升高时，都会导致汽化器出口天然气温度升高，降低发动机充气效率和额定功率，这应在供气系统设计中进行充分考虑。

针对柴油机选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction, SCR）系统在高原环境下会因低温导致转化效率极低，甚至不反应的现象，利用AVL BOOST建立整机与SCR系统模型，分析不同进、排气节流与后喷对SCR性能的影响，并结合Box-Behnken设计与响应曲面法对高原环境下的柴油机SCR系统提出优化措施。以转速、进气节流、排气节流为变量因子，以NOx转化率与NH3泄漏量作为优化目标进行响应曲面优化。结果表明：随着进排气节流的增加，SCR的NOx转化率总体呈上升趋势，在1400 r/min进气压降为20 kPa时达到最大值83.17%；NH3的泄漏量总体呈下降趋势，在1400 r/min进气压降为20 kPa时达到最低值0.94 g；随着后喷油量的增加，SCR的NOx转化率总体呈上升趋势，在1400 r/min后喷油量为8 mg时达到最大值79.6%；NH3的泄漏量总体呈下降趋势，在1400 r/min后喷油量为8 mg时达到最低值1.54 g。响应曲面法优化结果表明：当转速为1400 r/min，进气压降为20 kPa，排气排气背压为20 kPa时，SCR性能最佳NOx转化效率达到82.4%，NH3泄漏量最低，为1.112 g；以转速、后喷油量与主后间隔角为变量因子，以NOx转化率与NH3泄漏量作为优化目标进行响应曲面优化，当转速为1514 r/min左右，后喷油量为6.833 mg，主后喷间隔角为40°时，SCR性能最佳，NOx转化效率达到84.9%，NH3泄漏量最低，为1.375 g。

为了提高活塞的使用寿命和抗疲劳开裂能力，降低活塞销孔应力集中的问题。本文针对某型号柴油机活塞进行了活塞销孔镶嵌铜套的改进方式，并结合异形销孔结构设计出楔形异形销孔铜套，借助有限元法分析研究了过盈量和倒角不同的楔形异形销孔铜套对活塞强度和可靠性的影响。综合研究表明，随着活塞销孔与铜套间过盈量的增大，活塞热机耦合应力和销孔接触压力也随之增大，近似呈现线性增长。采用30°倒角的楔形异形销孔对活塞各项计算值优化最大，极大的提高了活塞的疲劳使用寿命。

“双碳”愿景目标下和严苛排放法规的实施对柴油机提出了更高的要求，合理的活塞环组结构可以降低机油耗。以某非道路高压共轨柴油机为研究对象，通过实测的缸压以及活塞、缸套温度场，并结合漏气量和机油耗试验测试结果建立了活塞环组动力学数值仿真模型。系统研究了活塞环组结构参数对机油耗的影响规律，采用响应曲面法建立了机油耗回归数学模型，并在此基础上进行合意性优化最终获得活塞环组参数的最优解。分析结果表明：油环刮油刃厚度对机油耗影响最大，二环刮油刃厚度的显著性最低。随着顶环上端缩减量和油环刮油刃厚度的增大，机油耗逐渐减小。合意性为1的最优解为顶环上端缩减量0.02mm，油环刮油刃厚度0.40mm，二环刮油刃厚度0mm，此时机油耗为3.07L/min，较原机减小了15.89%。

对某四缸柴油机进气歧管进行改造，搭建了甲醇/柴油双燃料反应活性控制压燃（reactivity controlled compression ignition，RCCI）发动机专用试验台架，系统地研究了最大转矩转速（1800r/min)、中高负荷下甲醇替代率和废气再循环（Exhaust Gas Recirculation, EGR）率对发动机性能的影响规律。结果表明： 中高负荷下，随着EGR率的增大，缸内压力峰值和压力升高率峰值逐渐降低；中等负荷下，随着EGR率的增大，当量有效燃油消耗率降低，有效热效率升高；60%负荷、20%EGR率下，当量有效燃油消耗率降低2.1%，有效热效率升高2.2%；高负荷下，随着EGR率的增大，当量有效燃油消耗率升高，有效热效率降低；中、高负荷下，随着EGR率的增大，CO和碳烟排放升高，NOx、NO2、NO排放降低；中、高负荷下，随着甲醇替代率的增大，THC、CO、NO2 排放升高，NOx和NO排放降低；60%负荷、10%替代率和90%负荷、20%替代率以后，随着甲醇替代率的增大，NO2排放量超过NO排放量，NOx排放中NO2排放占主导。

以某高压共轨柴油机为研究对象，采用仿真和测试相结合的方法，建立了缸盖-缸垫-机体-干式缸套装配耦合模型，在额定功率工况下研究了干式缸套热机耦合失圆变形，对缸套径向变形傅里叶变换，提取了缸套不同阶次变形特征，研究了缸套不同阶次变形特征对摩擦副密封性能与摩擦功耗的影响。研究结果表明：热机耦合条件下缸套三阶变形顶面较大，二阶变形在缸套中上部较大，四阶变形在缸套中部较大。三阶、四阶型线对窜气量及总摩擦损失功影响较大。二阶型线下的窜气量最大值与三阶、四阶型线下相比分别小了35.4%和35.7%。机油经缸壁蒸发消耗的量占比最高，其次是经顶环甩油消耗的量，经开口间隙窜油消耗的量较小，经顶岸刮油消耗的量基本没有。二阶型线对缸壁蒸发的机油量影响较大。

为改善柴油机全浮式活塞销与连杆小头间的润滑与冲击特性，基于弹流润滑理论和粗糙峰接触理论，采用模态测试与仿真分析方法，运用AVL Power Unit建立活塞连杆组柔性多体动力学模型，分析不同最大径向变形量的抛物型线和三角型线的连杆小头衬套对活塞销润滑与冲击特性的影响。结果表明：在润滑与冲击特性方面抛物型线都优于无型线，三角型线由于平均间隙较大，不能形成有效的润滑，润滑与冲击特性较差。当采用最大径向变形量为4μm的抛物型线衬套时，最小油膜厚度的最小值增加了0.041μm，最小油膜厚度平均值增加了0.04μm，峰值油膜压力减小了6.17MPa，有利于改善连杆小头轴承的润滑性能；当采用最大径向变形量为12μm的抛物型线衬套时，进气冲程前期和排气冲程后期活塞销相对于连杆小头的纵向速度峰值分别减小了1.66mm/s和0.41mm/s，有利于改善连杆小头轴承的冲击性能。