基于某重型柴油机平台开展两级增压系统对发动机性能和排放的影响研究。首先，通过对比不同两级增压和高低压EGR系统构型，分析得到WGT+WGT构型在高负荷工况下能够明显提升进气压力，且高压EGR的泵气损失和油耗最低，由此确认最优的系统构型。其次，分析了增压器效率、压比分配和级间冷却等关键参数对发动机泵气损失和进气压力的影响。结果表明，利用级间中冷能显著减小压气机所需的驱动功，在同样排气能量下提高增压压力和降低泵气损失。当高、低压级增压器效率不同时，高效率增压器应该分配更多的增压压力。高压 EGR 在各工况下都能降低泵气损失，但也会显著降低发动机进气压力，从而导致总指示热效率下降。最终，通过一维仿真平台进行了两级增压方案的匹配选型，仿真预测最优两级增压系统的经济性大幅提升，最低比油耗相比原机改善2.9%，并搭建试验台架进行了试验验证，实验结果表明，二级增压方案的匹配和空气系统参数优化工作实现了最低油耗点的改善目标，同时改善了整体中低速工况的燃油经济性，试验与仿真对标结果基本吻合，同时最低BSFC工况向低速偏移，相比原机最大改善3.8%。

本文研究了国六后处理系统中的选择性氧化还原器（SCR）效率低故障的改善方法，通过网联大数据的统计结果分析SCR效率低故障现象，结合台架试验确认SCR效率低的故障真因，通过设置二级SCR效率提前触发脱硫再生、提高脱硫再生效率和允许司机触发驻车脱硫再生等三个措施来改善SCR效率低故障，最后通过大数据统计结果确认改善有效，将SCR效率低的故障率降低81%。

为提高板翅式换热器的传热效率，采用数值建模与伴随法对气侧翅片进行优化设计。建立二维数值模型，利用SST k-ω湍流模型对流场进行模拟。进行敏感度分析，以确定对各评价指标影响较大的区域。分别采用换热量Q、压降ΔP及综合指标Qp作为单目标函数，优化后分别能获得Q提升53.23%、ΔP降低70.19%及Qp提升195.97%的翅片结构。采用换热量与综合指标的多目标优化，Q提升15.82%，ΔP下降了19.28%，Qp提升43.45%。分析结果表明，仅优化单一指标时会影响其他性能，而多目标优化可以在一定程度上实现更均衡的综合性能。该研究为高效换热器翅片的设计提供了有效的数值优化方法，对提升板翅式换热器效率具有一定的指导意义。

近年来，深度学习迅速发展，并已应用于流体力学分析。本文将深度学习应用于流体动力润滑分析，建立基于物理信息的深度神经网络，根据雷诺方程及边界条件构造损失函数，并通过最小化分析区域采样点的损失函数，学习获得神经网络参数及流体润滑参数。与传统以边界条件构造损失函数的方式相比，本文引入近似距离函数，实现边界条件的精确加载，具有更高的精度和效率。同时，在流体润滑分析中考虑空化效应的影响，可更加真实模拟流体润滑工作。基于深度学习的流体润滑分析，无需进行网格划分，具有较大的应用潜力。

在高功率密度柴油机中，连杆小端轴承所处的工况十分恶劣，黏着、咬合、发黑、过度磨损等轴承失效问题时有发生，严重时会出现衬套松脱、活塞开裂等重大安全事故。为提高该类柴油机的可靠性，深入研究连杆小端轴承的界面成膜机制与润滑机理，则需要对该轴承在不同设计条件下的润滑与摩擦特性进行分析。基于AVL-EXCITE系列软件，本文针对某型柴油机搭建了连杆小端轴承的仿真模型。在该模型的基础上，本文对轴承间隙、轴承表面粗糙度以及油槽宽度进行调整，对摩擦与润滑特性进行了讨论，通过分析最小油膜厚度、油膜填充率、最大油膜压力以及摩擦功率损耗的变化为高功率密度柴油机连杆小端轴承的润滑结构设计提供相应的理论支撑。结果表明，适当减小轴承间隙和表面粗糙度有利于改善轴承的润滑与摩擦特性；增大油槽开设宽度会使得油槽位置附近的润滑油填充得到有效改善，但这会减少轴承承压面积，需根据轴承结构强度适当调整。

为了探究柴油机颗粒物捕集器(Diesel particulate filter, DPF)在急降怠速（Drop to idle, DTI）工况下再生的内部温度变化规律，本研究做了一系列DTI试验，基于试验结果对DPF内部温度场进行了分析。研究发现在靠近出口端的位置，中环以内温度偏高，会出现最大的温度峰值，11g/L碳载量下可达到1163.1℃；在中环到边缘处出现最大的径向温度梯度，11g/L碳载量下可达到221.83℃/cm。并且都随着碳载量的增加而增大，增加载体烧裂的风险。相比堇青石DPF在累积到5g/L左右的碳载量时就需要进行再生，碳化硅DPF极限碳载量可拓展至10g/L以上，可减少主动再生频率，以减少再生油耗提高燃油经济性。

为了测量点火状态下缸套-活塞组摩擦副的摩擦力，通过对单缸机的改造，建立了浮动缸套摩擦力测试系统，测试系统对气缸体、冷却水套、燃烧室及曲轴箱密封结构等进行了设计改造，并在点火状态下开展了缸套-活塞组摩擦副摩擦力的测试试验。测试结果表明，搭建的浮动缸套摩擦力测试系统稳定、有效，试验结果重复性好，并开展了转速和水温对缸套-活塞组摩擦副摩擦力影响研究。

某型国六柴油发动机在投放市场后，经常发生碳氢喷嘴堵塞的故障，导致车辆后处理DPF无法主动再生，需要进服务站维修，用户抱怨极大。本文从碳氢喷射系统结构及原理出发，结合故障现象及返回件的拆解分析，锁定了故障原因，制定了解决方案。

以串联式混合动力系统为研究对象，以数学公式和物理规律为基础，基于Simulink建立模块化动力系统模型，模型包括动力单元、储能单元和多元能量转换单元。建立控制器网络，实现动力系统各模块之间的协同控制，提高仿真模型复杂度与精度。在规定行驶循环测试工况下，探究不同动力系统参数多整车动力系统模块性能的影响规律。仿真结果表明，建立的模块化动力系统符合物理规律和实车动力系统特性。

为提高柴油机热效率，对柴油机燃烧系统进行优化，分别从燃烧室型线优化和油嘴参数优化两个方面改善柴油机热效率。基于数值模拟指导燃烧室与喷油器优化匹配，设计了5种深度，2种类型，3种压缩比燃烧室型线，配合不同正时、喷射夹角进行DOE仿真，并推荐较优方案进行试制加工和试验验证。计算结果表明：在爆压设计边界250bar内，高压缩比对IMEP改善较为明显；喷油器的喷射夹角设计为150°比原机147°时IMEP有改善；冷EGR燃烧系统方案设计中，双卷流类型燃烧室综合表现较好。对3种推荐型线方案进行试验验证，结果表明：计算预测的燃烧室形状、油嘴夹角的影响与试验趋势基本吻合。