为了对汽车发动机转速传感器作出快速准确的诊断，结合曲轴信号处理原理，在MATLAB/simulink中设计基于卡尔曼滤波器残差检验的OBD诊断模块，实现了曲轴位置传感器无信号、信号错误等故障诊断功能。针对卡尔曼滤波器法无法排除掉非故障性信号输入的缺点，在卡尔曼滤波法基础上加入诊断条件判断逻辑以启动诊断，加入决策逻辑以确定故障状态。验证结果表明，卡尔曼滤波器法能够准确快速识别两种传感器故障，但在非故障性输入时无法准确判断故障。加入诊断逻辑的改进卡尔曼滤波法能够准确排除非故障性输入，保证诊断的准确性。

本文以某柴油机高低温双回路冷却系统为研究对象，建立了高原环境下柴油机冷却系统的一维仿真模型，通过模拟台架试验验证了模型的准确性，以功耗最低为原则，计算得到风扇和水泵转速的最优匹配MAP，并定量分析了海拔，车速，环境温度对最优MAP的影响规律，计算结果可为柴油机在高原地区的智能化控制策略的制定提供理论依据和数据支持。结果表明，相比原机机械控制，最优MAP控制在市区、公路、高速循环下都能较大幅度降低冷却系统附件功耗，高速循环下降低功耗更加明显，同时最优水泵转速随车速和海拔变化影响不大，随环境温度降低有所下降，车速、海拔、环境温度对最优风扇转速都有较明显的影响，且风扇的敏感度随着车速、海拔、环境温度的提高都有所增大。

本文基于CONVERGE建立了高压直喷（high-pressure direct injection，HPDI）天然气低速船机三维仿真模型，并基于该模型研究了扫气口参数对发动机缸内流动及燃烧和排放的影响规律，为大型天然气船机合理选用涡流比及设计扫气口结构提供参考。研究结果表明，增大扫气口导流角度可显著增强涡流比，但涡流比过大不利于扫气效果的提高。涡流比增大有利于缸壁附近的充量更换，但在气缸中心出现明显的回流区域，影响新鲜进气量和残余废气的排出。导流角度较小时，涡流比增加会使引燃柴油形成的高温区增大，扩大天然气着火范围；导流角度较大时，过大的涡流比使天然气油束形成窄条形并缩短贯穿距，不利于天然气的混合和燃烧。综合油耗与NOx排放来看，扫气口导流角度为20°时效果最好。

本文针对高压共轨喷油系统的动态特性开展研究，通过建立高压共轨喷油系统电一磁一机-液多物理场耦合的数值仿真模型，对高压共轨喷油系统动态供油和喷油过程中的压力特性开展研究工作。进行喷射性能测试试验台的搭建，验证了仿真模型的准确性。针对燃油系统工作工程中喷油稳定性机理进行了研究，得到了压力传递的本质规律。结果表明：喷油过程中，系统内的压力波动具有继承性。通过频域分析可知，油泵的供油特性产生的低频波动决定了系统整体的压力波动趋势，脉动式供油和喷油的耦合作用导致了系统内部高频波动，是导致喷油不一致性的主要原因。

实践证明，连杆小头轴承结构变形匹配不协调是造成其发生偏磨、松脱等失效故障的主要原因之一。在此基础上，运用响应面法对其结构参数进行优化设计，旨在改善轴承失效问题。首先，介绍了响应面法的优化原理；之后，对连杆小头衬套材料主要力学性能的变化规律做了试验研究，发现它们随温度升高而显著退化的特性，并且基于试验数据，对小头轴承在受压工况下的结构变形情况进行了仿真分析；接下来，运用响应面法开展了不同结构参数对轴承变形匹配特性的影响研究，并确定最优设计方案。结果表明：活塞销内径为25mm，衬套厚度为2.17mm，连杆小头下承压圆向上偏心值为2.54mm时为最优设计方案，且响应曲面的预测性较好。与原始模型相比，各响应变量均有所下降，轴承失效问题有望得以改善。

为了得到油溶性氢氧化钢/氧化石墨烯纳米复合颗粒（La(OH)3/GO），分别选用十八胺（OCA）、油胺（OLA）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为表面修饰剂制备表面修饰的La(OH)3/GO，研究了其在150SN基础油中的分散稳定性。采用UMT摩擦磨损试验机探究了油溶性La(OH)3/GO在基础油中的摩擦学性能，并通过磨痕表面3D形貌及拉曼光谱表征研究了油溶性La(OH)3/GO的磨损机制。试验结果表明，油胺修饰的氢氧化钢/氧化石墨烯纳米复合颗粒（OLA-La(OH)3/GO）在基础油中具有较好的分散稳定性，且能显著提高基础油的抗磨性能。在40N，5mm/s 试验条件下，基础油中添加0.1wt%OLA-(OH)3/GO，抗磨性能提高60%。磨痕表面分析表明，在摩擦过程中，OLA-(OH)3/GO能有效进入摩擦界面形成保护膜，从而减小了磨损。

本文研究了采用聚苯胺对纳米金刚石表面进行包裹修饰，使其弥散分布在基础润滑油中。选取镀铬缸套和硼磷合金铸铁缸套分别与CrN涂层活塞环配对，研究纳米颗粒对两种摩擦副摩擦学性能的影响，并探究了纳米金刚石对不同摩擦副材料摩擦学性能的影响机理。结果表明，纳米金刚石润滑油可以显著改善镀铬缸套-CrN涂层活塞环的摩擦学性能，不但可以降低摩擦副间摩擦系数，同时还可以降低摩擦副自身的磨损量。但对硼磷合金铸铁缸套-CrN涂层活塞环摩擦副摩擦学性能无明显影响，甚至会加剧磨损。对比试验结果认为，纳米金刚石添加剂可以在镀铬缸套-CrN涂层活塞环摩擦副中起到较好的减摩效果，由磨损后表面形貌及表面元素分析可知其减摩机制为修补效应和抛光效应共同作用。

为提高气体机压力控制式多点喷射供气系统进气道内燃气混合均匀度，降低气体机循环变动，开发适用于气体机压力控制式多点喷射供气系统的轨压控制阀，基于AMEsim-Simulink联合仿真平台建立了气体机多点喷射系统仿真模型及压力控制阀仿真模型，并基于搭建的模拟试验台进行模型标定验证，结果表明：基于Simulink-AMEsim联合仿真平台搭建的仿真模型喷射阀各动作过程气轨压力与模拟试验台实测结果有较好的一致性，该仿真模型可用于开展压力控制式多点喷射系统压力控制阀相关工作过程研究，为压力控制阀快速开发奠定了基础。

基于某重型混合动力专用涡轮增压发动机，通过一维GT-Power模拟研究了不同爆发压力下燃烧相位、压缩比、喷油压力及增压压力优化对热效率的影响。研究结果表明，较高爆发压力限制时，通过燃烧相位优化对提升指示热效率效果有限，主要受限于传热损失增大的影响；通过增加压缩比及适当提高增压压力可以在较高的爆发压力限值下获得相对较高的指示热效率，并且应更具爆发压力的限值选择合适的压缩比和增压压力；综合燃烧相位、增压压力、压缩比、喷油压力等优化提升指示热效率时，在较低爆发压力限值下，通过适当提高压缩比对改善指示热效率效果较好；在较高爆发压力限值下，应该采用适当高的压缩比结合进气增压，并进一步通过对喷油压力（喷油持续期）及燃烧相位的优化，以达到较好提高指示热效率的效果。

针对低温环境下柴油机冷启动燃油累积现象，基于单液滴蒸发理论，建立了能够考虑空间燃油蒸发和附壁油膜蒸发的燃油蒸发模型，并利用GT-Power平台耦合到柴油机模型中，计算柴油机冷启动过程中的缸内燃油累积。仿真结果表明，该模型能够有效反映柴油机冷起动过程中循环燃油蒸发量变化规律与附壁油膜变化规律。