汽油机燃烧过程中产生的黄色火焰与生成的碳烟呈正相关，根据这一特征，利用高速摄影获取汽油直喷(GDI)光学发动机缸内的火焰图片，通过统计计算其中黄色火焰的信号强度，分析了缸内碳烟的生成规律以及燃料中甲苯、乙醇含量对缸内碳烟生成的影响．结果表明：在化学计量比燃烧条件下，碳烟在点火初期火花塞电极附近产生，这部分碳烟的滞留时间相对较长，整个燃烧过程中，碳烟的产生主要位于火花塞附近．甲苯比例的增加对碳烟生成有明显的促进作用；而添加乙醇能够抑制缸内碳烟总体生成量，但在点火之后的1° CA 内，黄色火焰信号强度没有降低，表明该时期碳烟的生成无法得到有效抑制．

基于定容燃烧弹研究了亚临界状态的正己烷喷射到近临界点的亚/超临界环境时的喷射燃烧过程，并利用高速摄像机和光学测试系统采集图像信息，探究相同超临界温度、不同亚/超临界压力下正己烷喷射燃烧过程的差异．结果表明：亚临界环境压力下，随着环境压力的增加，喷射正己烷的滞燃期呈先减小后增大的趋势，在临界压力处出现峰值，而进入超临界环境压力后，又呈现出减小的趋势．燃烧着火始点的位置随着环境压力的增加逐渐靠近油嘴，但在临界点附近，着火点位置沿喷射轴线方向离油嘴的距离呈先增大后减小的趋势．超临界环境下的喷射火焰相比于亚临界环境下的喷射火焰拥有较大的火焰锥角，这是由亚/超临界环境下燃油喷射、汽化及燃烧过程的差异所致．

针对尾气热管理系统进行了一维柴油催化氧化器(DOC)化学反应动力学与流动的耦合模型研究．基于已有的柴油机原排碳氢反应机理研究，对碳氢喷射尾气热管理系统进行了整合修正．模型主要考虑了系统在DOC 上游安装的碳氢喷嘴喷入的柴油液滴，在DOC 内部形成气态碳氢化合物的蒸发热解和催化反应过程．同时将柴油液滴蒸发热解过程进行改进优化，设计了一种“两步蒸发热解法”简化复杂的柴油蒸发热解过程，并给出了相应的阿伦尼乌斯型蒸发热解速率经验公式．模型基于GT-Power 软件搭建，同时在柴油机上进行了稳态工况碳氢喷射升温试验，并利用试验数据针对模型进行了标定．结果表明：标定后的模型与试验动态结果误差较小，这一理论与工程标定相结合的模型研究方法可以用于国Ⅵ尾气热管理控制策略开发．

基于柴油机颗粒捕集器(DPF)再生性能测试台架，研究了入口过渡段长度、再生温度和再生时间对其再生性能的影响，同时也探索了DPF 再生时出口颗粒物数量浓度排放性能的变化规律．结果表明：随着过渡段长度的增加，再生效率和效能比先保持不变，后逐渐降低，继而又趋于稳定，DPF 内部最高温度与最大温度梯度均呈逐渐降低的趋势．再生温度的增加会使再生效率和效能比先缓慢增加而后迅速增加，但DPF 内部最高温度和最大温度梯度呈线性增加的趋势．碳黑沉积较为均匀时，再生时间的增加能够在一定程度上提高再生效率，提高再生温度将会出现再生时间拐点，且随着再生温度的增加，再生时间拐点提前，拐点之后继续增加再生时间，再生效率增加量较小．DPF 出口颗粒物总数量浓度和粒径分布与其内部沉积的碳黑分布特性具有较大关系，无过渡段时，DPF出口颗粒物总数量浓度呈先增加后减小的趋势，加装50 cm 过渡段时，DPF出口颗粒物总数量浓度逐渐减小．

超磁致伸缩材料具有输出大、响应速度快和稳定性强等优势，是驱动电控喷油器的最佳选择．结合材料的输出特性和喷油器的驱动需求，设计了一种超磁致伸缩式喷油器(GMI)，并基于AMEsim 软件建立了喷油器喷油特性的仿真模型；通过单次喷射仪测试了喷油器的喷油率曲线，对结构设计的可行性及仿真模型精度进行验证．结果表明：不同参数下的仿真模型计算值与试验值十分吻合，具有较高的计算精度；同时，所设计的超磁致伸缩式喷油器既可执行大流量喷射，也能实现高精度控制，喷油性能优良．

为更好地进行船用低速柴油机涡轮增压器进气噪声控制，以现有自行设计的径向进气消声器为研究对象，探讨了其性能预测方法，并进行了相应的试验验证．结果表明：消声器对压气机性能影响较大，压气机性能计算时应将其考虑在内；采用管道声模态法计算了消声器传递损失，主要降噪频段及降噪量结果与试验测量值一致，消声器可以有效抑制高频段的增压器进气噪声，离散单音噪声峰值明显降低．在增压器高转速时，消声器对中、低频段的多重单音噪声峰值抑制能力有限，在原有消声器结构中加入声衬，可以使消声器低频和高频声学性能得到进一步优化．

基于振动信号检测是目前爆震诊断的主要应用形式和研究方向，而小波变换具有从信噪比较差的振动信号中有效提取出爆震边缘特征的显著优越性．利用具有瞬态冲击特性的爆震边缘特征实现发动机的自动爆震控制，是一个尚需解决的重要课题．提出了一种利用Hilbert 变换将爆震瞬态冲击信号进行包络及拟合的方法，在此基础上定义了一种爆震边缘判定指标，并给出了该指标的计算公式．将所提出的爆震边缘诊断方法应用于试验数据，结果表明：爆震边缘指标的数值在爆震边缘燃烧和正常燃烧状态下存在明显的差异，即该指标能够有效准确地诊断出爆震边缘状态，而且实现了基于振动信号检测爆震边缘的自动化诊断．

基于Gerris 网格自适应技术和高精度流体体积(VOF)函数方法，建立了受迫扰动的直喷雾化数值模型，分析了不同扰动频率和扰动幅度下高速柴油直喷雾化破碎过程及其喷雾场结构特征，获得了全场液滴的空间粒径分布．在理论和试验数据验证数值计算模型的基础上对受迫扰动直喷雾化特性和喷雾场结构进行了数值分析．结果表明：射流的频率响应影响可分为3 个状态，当St＜0.3 或St＞0.6 时，射流的频率响应较弱，但雾化索特平均直径(SMD)及其分布集中程度比0.3＜St＜0.6 时更好．此外，射流来流扰动幅度也会显著影响雾化效果．随着扰动幅度的增加，液柱破碎长度会急剧减小并最终趋于恒定，同时，雾化SMD 及其分布集中程度也会得到明显改善．

为提高内燃机在强耦合、弱信号条件下的故障诊断精度，提出一种基于改进二叉树支持向量机(SVM)的内 燃机故障诊断方法．首先对样本的可分性测度进行重新定义，以此训练出的支持向量机模型更大程度上减少了样本错分的可能性，通过对仿真数据的分类识别，验证了有效性．以BF4L1011F 型内燃机为诊断对象，分别提取振动信号的数据域及图像域特征，对比不同多分类算法识别结果，所提方法表现出更高的识别准确率．

以柴油机选择性催化还原(SCR)后处理系统为研究对象，对SCR 催化器化学反应机理进行了系统的研究，并建立了SCR 催化器模型，设计了基于模型的SCR 控制策略和车载故障诊断(OBD)策略．为了便于建模，沿着气流轴线方向将SCR 催化器分为数个理想的SCR 单元，并建立了SCR 催化器的化学反应动力学模型和温度模型等．然后设计了基于自适应滑模观测器的催化器状态观测器．利用反步法设计了SCR 控制器，对SCR 催化器沿着气流轴线方向的储氨状态分布进行控制，实现减少NOx 排放的同时避免氨(NH3)泄漏造成的二次污染．最后，开发了基于模型的OBD策略，并进行了试验验证，结果表明：基于模型的SCR控制策略和OBD 策略是有效的.