摘要：
为了更深入地研究低速机缸内涡流对喷雾的影响，开发新的现象学模型并进行了优化计算。该模型在传统的广安博之多区现象学模型之上加入了涡流效应。在模型中，涡流与喷雾的相互作用被分成两个阶段：一是喷雾破碎前空气与喷雾的互相撞击，二是喷雾破碎后的空气的混合与卷吸。根据这两个阶段不同的物理作用，结合动量守恒定理的推导，可以计算出这两个阶段中喷雾被涡流偏转的速度，从而与喷雾的原速度合成得到喷雾与涡流互相作用的合速度。在这个过程中，开发了液滴蒸发、空气卷吸等子模型使计算更接近实际情况。经过与文献中的试验数据进行对比，发现所开发的模型在不同工况(3MPa~9MPa, 400 K~900 K)下对喷雾贯穿距与形态等参数都具有良好的预测效果。通过模型进一步探索了喷射角度对喷雾贯穿距与形态的影响，为后续低速机喷雾优化提供了理论依据。

摘要：
为探究相似比例模型实验在船用柴油机中的应用，基于一台缸径为340 mm的船用低速柴油机讨论了模型实验中相似比例的有效边界，随后仿真研究了3种相似法则在不同相似比例下对传热损失、缸内温度分布、缸压、放热率、指示热效率和排放的预测结果。结果表明：缸压、指示热效率和正规化NOx 排放随缸径的增加而升高，正规化碳烟排放随缸径的增加而降低；相似比例模型实验的预测精度随缸径差异的增大而减小，指数函数可用来映射主要设计目标与相似比例的关系。

摘要：
将甲醇按体积比0、10%、20%、30%分别掺混到聚甲氧基二甲醚(polyoxymethylene dimethyl ethers, PODE)中制备出PODE-甲醇混合燃料，并依次标记为M0、M10、M20和M30，在一台高压共轨发动机上研究了最大转矩转速不同负荷下混合燃料的缸内燃烧过程和排放性能。结果表明：在PODE中添加甲醇后，各负荷下缸内压力降低，滞燃期逐渐延长，放热始点推迟。低负荷和中负荷时甲醇体积比的增加会使放热率峰值先增加后减小，而高负荷下放热率峰值却逐渐升高。甲醇体积比较低时，各负荷下燃烧持续期缩短；当甲醇体积比为30%时，中低负荷下燃烧持续期延长，各负荷下燃烧重心（CA50）推迟。掺烧甲醇可以降低NOx浓度，M30较M0降低幅度为28.1%；而随甲醇体积比的增加，各负荷下HC和CO排放量均呈上升趋势，烟度则先减小后增大。甲醇的低温氧化使混合燃料的甲醛排放量上升，同时NO2排放量及NO2占NOx比例随甲醇体积比的升高而增加，与纯PODE相比，低负荷下M30的NO2排放量和NO2占NOx比例增幅分别为65%和107%。

摘要：
针对某型号直喷柴油机，建立了该柴油机中单缸完整燃烧室及气道三维模型，使用三维计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）分析软件CONVERGE对其进行模拟计算，研究了正丁醇掺混比例对柴油机燃烧排放的影响。结果表明：随着正丁醇掺混比例的提高，峰值缸压、滞燃期和燃烧速度均呈递增趋势，碳烟及CO排放量逐渐减少，NOx 排放量小幅增加。为了进一步改善缸内燃烧情况和降低污染物排放，对正丁醇掺混时喷油策略、燃烧室几何形状的综合影响进行了研究，结果表明：掺混时多次喷油及采用合适的燃烧室模型可以有效改善掺混后缸内油气混合情况，增加缸内湍动能强度，进一步降低碳烟排放量。与纯柴油工况对比，掺混并采用多次喷油策略后碳烟排放明显下降，且通过掺混能够有效简化喷油策略，但弱化了燃烧室形状对碳烟排放量的影响。

摘要：
针对国六柴油机选择性催化还原（selective catalytic reduction，SCR）后处理系统尿素结晶问题，设计了两种不同的混合器结构。利用计算流体动力学（computational fluid dynamics，CFD）技术对两种混合器方案的尿素碰壁位置、尿素轨迹、气流速度、流速均匀性、NH3均匀性、压力损失等进行了仿真分析和对比，最后通过发动机台架试验验证两种方案的排放性能和结晶性能。CFD分析及试验结果表明：方案二的气流速度、流速均匀性和NH3均匀性都优于方案一，而方案一的压力损失小于方案二；方案一台架试验的结晶质量为608g，不满足主机厂要求，方案二台架试验的结晶质量为6g，满足主机厂要求。CFD分析和试验结果趋势一致，表明CFD分析是合理有效的。

摘要：
以加装了柴油氧化型催化器（DOC）+催化型颗粒捕集器（CDPF）后处理系统的D30型高压共轨柴油机为研究机型，将聚甲氧基二甲醚（PODE）以0%、10%、30%三种体积比掺入柴油（分别记为P0、P10、P30）进行发动机台架试验，研究PODE掺混比对柴油机性能和后处理系统的影响。研究表明：负荷工况下，PODE掺混比越大，有效燃油消耗率约高。低速高负荷工况，P30有效热效率最高。PODE掺混后显著恶化NOx和HC排放，仅在低速时降低约33% CO排放。在1 600 r/min工况，掺混PODE有效降低了柴油机的碳烟排放，但是后处理系统有明显升温且NO转化为NO2的效率降低。在2 400 r/min工况，掺混比增加，CDPF后端NO2浓度升高；P30的涡后排温比P0、P10低约30 ℃。PODE掺混比越高DOC前端和CDPF前端排气压力越低，降低了CDPF载体堵塞的风险。

摘要：
在某2.0 L涡轮增压商用车缸内直喷汽油机概念设计阶段，运用GTPower软件进行了一维热力学计算分析，并着重研究了米勒循环技术与低压废气再循环（exhaust gas recirculation,EGR）技术对燃油经济性的影响。仿真结果显示，长米勒循环和短米勒循环都存在使燃油经济性达到最佳的可变气门正时角度。在中高转速范围内，因为质量流量和流速过高导致长米勒循环的缸内空气无法顺利回流，米勒效应减弱，所以短米勒循环的燃油经济性更好；另外长米勒循环具有两次泵气过程，致使其泵气损失也大于短米勒循环。在低转速范围内，短米勒循环的增压压力需求更大，导致其泵气损失大于长米勒循环，所以长米勒循环的燃油经济性更好。对于试验用汽油机来说，短米勒循环具有明显的优势。低压EGR技术能够使缸内最高温度降低，减轻爆震倾向，因此燃烧重心可以适当提前，从而改善燃油经济性。另外，EGR和新鲜空气总量的增加也使最高燃烧压力增大，有利于燃油经济性的提高。不同工况下，缸内最高温度均随EGR率的增加而降低,因此在一定范围内EGR率越高燃油经济性越好，涡前排温越低,但EGR冷却器需要的散热功率也增大。在发动机燃烧开发阶段，推荐采用短米勒循环技术并结合8%的EGR率。为了验证仿真结果的准确性，开展了性能试验，试验结果与仿真结果在趋势上有很好的一致性。

摘要：
基于一台两级增压高压共轨柴油机，建立了整机一维热力学仿真模型，研究不同气门二次开启策略对柴油机燃烧特性、NOx 排放及能量分布的影响。研究结果表明：在相同气门升程时，随进气门、排气门二次开启时刻提前及进排气门同时二次开启时刻间隔增大，缸内压力和瞬时放热率峰值升高，燃烧重心前移，有效热效率升高，燃烧温度升高，NOx 排放升高。在相同气门二次开启时刻时，随气门升程增大，对发动机各项指标的影响增大。不同气门二次策略相比，进排气门同时二次开启对燃烧重心、排气损失、有效热效率及NOx 排放影响最大，排气门二次开启的影响最小。进气门二次开启策略的气门升程为2.4 mm、二次开启时刻为上止点后210°时，能够较好改善有效燃油消耗率与NOx 排放之间的折中关系。

摘要：
为了提升采用当量燃烧的大缸径天然气发动机的指示热效率，提出了组织弱涡流、强滚流、高湍流强度的缸内气流运动的理念，据此设计了不同形状的进气道和燃烧室，并采用三维数值模拟的方法研究了进气道和燃烧室形状对缸内流动和燃烧的影响。研究发现：与原机相比，当将原螺旋进气道改为直进气道并配合原缩口型、新的直口型、敞口型和半球型燃烧室时，缸内涡流运动显著减弱，滚流运动明显增强，在压缩冲程中最大滚流比分别可达0.76、0.83、1.03和1.71；点火时刻缸内平均湍动能分别增加了35.27%、36.26%、50.33%和135.99%，燃烧速率逐渐加快，指示热效率逐渐增加。综上，半球型燃烧室配合直进气道更有利于缸内强滚流的形成和点火时刻湍流强度的提高，指示热效率也由原机的39.51%提高到42.14%。

摘要：
为解决采用较高充量密度后出现的燃烧室与喷雾匹配不合理的问题，基于一台采用阶梯（steppedlip）型燃烧室的重型柴油机，利用计算流体动力学软件CONVERGR建立了仿真模型并进行了标定验证，在中低转速全负荷工况、高充量密度条件下，通过三维数值模拟研究了燃烧室的唇口直径、唇口深度、底部凹弧半径的变化对缸内燃烧过程和传热损失的影响规律，并以进一步提高高压循环指示热效率为主要目标对燃烧室形状进行了优化。结果表明，在较高充量密度条件下宜采用相对较扁平、唇口深度较小、凹弧半径适中的燃烧室。对燃烧室进行优化后，燃烧后期放热速率加快，传热损失减少，高压循环指示热效率由49.00%提高至49.47%，NOx 排放基本不变而碳烟排放减少了50%。

摘要：
通过改变控制柱塞结构，提出一种低回油量高压共轨喷油器方案，以减小与回油节流孔相连的控制腔压力，减小回油量。利用一维仿真工具AMESim对新方案的关键结构参数进行优化，结果表明：随密封环直径减小，针阀关闭延时减小，但密封环直径过小会使针阀发生连续跳动，导致喷油速率脉动且削弱减小回油量的作用；引流节流孔直径减小，回油量减小，但过小的孔径会使关闭响应恶化。在不同共轨压力下对新方案进行仿真，新方案回油量与原高压共轨喷油器相比明显减小，最多可减小41%以上，且响应性不受影响，证明所提出的方案有效。

摘要：
针对柴油机两级增压旁通阀大范围高精度调节特性需求，开展了增压旁通偏置异型阀阀瓣型线优化设计研究，实现了等百分比流量调节特性，解决了通用快开型废气旁通阀流量调节精度低的问题，并且具有等百分比流量特性的旁通阀可以实现控制参数在全开度范围内的一致。针对不同异型阀结构，进行了流量调节特性分析，提出了多截面混合阀设计方法，通过多种阀门流量特性试验，验证了多截面混合阀有效调节范围。研究表明，优化设计的多截面混合阀流量特性与等百分比流量特性最接近，最大有效相对开度为0.73，为通用平面旁通阀的2.6倍，增益变化率缩小，大幅提升了调节精度，多截面混合阀可显著改善增压压力的调节特性，能够平稳且有效地控制可调两级增压系统的增压压力。

摘要：
鉴于活塞摩擦磨损、敲击对发动机综合性能的影响，针对某小型汽油机活塞存在的早期异常磨损现象，通过搭建活塞动力学仿真模型，从敲击、摩擦产生的诸多因素入手，将其影响因子逐一进行研究分析。提出一种利用响应面模型对活塞摩擦与敲击特性关键影响参数进行优化的研究方法，建立了以活塞型线、配缸间隙、活塞销偏置、曲轴偏置为优化设计变量，以敲击能峰值最低和摩擦损失最小为优化目标的多目标优化模型。研究结果表明：所研究的发动机在最大转矩工况下，优化后的设计参数匹配可使活塞组摩擦损失降低9.13%，最大敲击能降低29.20%。最终对优化样机进行了台架试验验证，优化后发动机功率平均提升2.37%，转矩平均提升2.54%，机械效率平均提升2.06%，燃油消耗率平均降低1.19%,活塞磨损情况得到改善。

摘要：
以某高压共轨柴油机为研究对象，采用硫元素示踪法试验测量了润滑油的消耗情况；通过对活塞和气缸套温度场的试验测试，建立了活塞组件动力学仿真分析模型，计算了柴油机的润滑油消耗随转速及负荷变化的情况；分析了4种主要缸内润滑油消耗途径的润滑油损失量。结果表明，缸套壁面蒸发和活塞顶环甩油在润滑油消耗总量中所占比例较大，分别占比约61.42%~70.56%及29.42%~38.42%；随着柴油机转速及负荷的增加，其润滑油的消耗情况表现为先快速升高，随后略微减少，再快速增加的趋势。

摘要：
为了更深入地研究低速机缸内涡流对喷雾的影响，开发新的现象学模型并进行了优化计算。该模型在传统的广安博之多区现象学模型之上加入了涡流效应。在模型中，涡流与喷雾的相互作用被分成两个阶段：一是喷雾破碎前空气与喷雾的互相撞击，二是喷雾破碎后的空气的混合与卷吸。根据这两个阶段不同的物理作用，结合动量守恒定理的推导，可以计算出这两个阶段中喷雾被涡流偏转的速度，从而与喷雾的原速度合成得到喷雾与涡流互相作用的合速度。在这个过程中，开发了液滴蒸发、空气卷吸等子模型使计算更接近实际情况。经过与文献中的试验数据进行对比，发现所开发的模型在不同工况(3MPa~9MPa, 400 K~900 K)下对喷雾贯穿距与形态等参数都具有良好的预测效果。通过模型进一步探索了喷射角度对喷雾贯穿距与形态的影响，为后续低速机喷雾优化提供了理论依据。

摘要：
为探究相似比例模型实验在船用柴油机中的应用，基于一台缸径为340 mm的船用低速柴油机讨论了模型实验中相似比例的有效边界，随后仿真研究了3种相似法则在不同相似比例下对传热损失、缸内温度分布、缸压、放热率、指示热效率和排放的预测结果。结果表明：缸压、指示热效率和正规化NOx 排放随缸径的增加而升高，正规化碳烟排放随缸径的增加而降低；相似比例模型实验的预测精度随缸径差异的增大而减小，指数函数可用来映射主要设计目标与相似比例的关系。

摘要：
将甲醇按体积比0、10%、20%、30%分别掺混到聚甲氧基二甲醚(polyoxymethylene dimethyl ethers, PODE)中制备出PODE-甲醇混合燃料，并依次标记为M0、M10、M20和M30，在一台高压共轨发动机上研究了最大转矩转速不同负荷下混合燃料的缸内燃烧过程和排放性能。结果表明：在PODE中添加甲醇后，各负荷下缸内压力降低，滞燃期逐渐延长，放热始点推迟。低负荷和中负荷时甲醇体积比的增加会使放热率峰值先增加后减小，而高负荷下放热率峰值却逐渐升高。甲醇体积比较低时，各负荷下燃烧持续期缩短；当甲醇体积比为30%时，中低负荷下燃烧持续期延长，各负荷下燃烧重心（CA50）推迟。掺烧甲醇可以降低NOx浓度，M30较M0降低幅度为28.1%；而随甲醇体积比的增加，各负荷下HC和CO排放量均呈上升趋势，烟度则先减小后增大。甲醇的低温氧化使混合燃料的甲醛排放量上升，同时NO2排放量及NO2占NOx比例随甲醇体积比的升高而增加，与纯PODE相比，低负荷下M30的NO2排放量和NO2占NOx比例增幅分别为65%和107%。

摘要：
针对某型号直喷柴油机，建立了该柴油机中单缸完整燃烧室及气道三维模型，使用三维计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）分析软件CONVERGE对其进行模拟计算，研究了正丁醇掺混比例对柴油机燃烧排放的影响。结果表明：随着正丁醇掺混比例的提高，峰值缸压、滞燃期和燃烧速度均呈递增趋势，碳烟及CO排放量逐渐减少，NOx 排放量小幅增加。为了进一步改善缸内燃烧情况和降低污染物排放，对正丁醇掺混时喷油策略、燃烧室几何形状的综合影响进行了研究，结果表明：掺混时多次喷油及采用合适的燃烧室模型可以有效改善掺混后缸内油气混合情况，增加缸内湍动能强度，进一步降低碳烟排放量。与纯柴油工况对比，掺混并采用多次喷油策略后碳烟排放明显下降，且通过掺混能够有效简化喷油策略，但弱化了燃烧室形状对碳烟排放量的影响。

摘要：
针对国六柴油机选择性催化还原（selective catalytic reduction，SCR）后处理系统尿素结晶问题，设计了两种不同的混合器结构。利用计算流体动力学（computational fluid dynamics，CFD）技术对两种混合器方案的尿素碰壁位置、尿素轨迹、气流速度、流速均匀性、NH3均匀性、压力损失等进行了仿真分析和对比，最后通过发动机台架试验验证两种方案的排放性能和结晶性能。CFD分析及试验结果表明：方案二的气流速度、流速均匀性和NH3均匀性都优于方案一，而方案一的压力损失小于方案二；方案一台架试验的结晶质量为608g，不满足主机厂要求，方案二台架试验的结晶质量为6g，满足主机厂要求。CFD分析和试验结果趋势一致，表明CFD分析是合理有效的。

摘要：
以加装了柴油氧化型催化器（DOC）+催化型颗粒捕集器（CDPF）后处理系统的D30型高压共轨柴油机为研究机型，将聚甲氧基二甲醚（PODE）以0%、10%、30%三种体积比掺入柴油（分别记为P0、P10、P30）进行发动机台架试验，研究PODE掺混比对柴油机性能和后处理系统的影响。研究表明：负荷工况下，PODE掺混比越大，有效燃油消耗率约高。低速高负荷工况，P30有效热效率最高。PODE掺混后显著恶化NOx和HC排放，仅在低速时降低约33% CO排放。在1 600 r/min工况，掺混PODE有效降低了柴油机的碳烟排放，但是后处理系统有明显升温且NO转化为NO2的效率降低。在2 400 r/min工况，掺混比增加，CDPF后端NO2浓度升高；P30的涡后排温比P0、P10低约30 ℃。PODE掺混比越高DOC前端和CDPF前端排气压力越低，降低了CDPF载体堵塞的风险。

摘要：
在某2.0 L涡轮增压商用车缸内直喷汽油机概念设计阶段，运用GTPower软件进行了一维热力学计算分析，并着重研究了米勒循环技术与低压废气再循环（exhaust gas recirculation,EGR）技术对燃油经济性的影响。仿真结果显示，长米勒循环和短米勒循环都存在使燃油经济性达到最佳的可变气门正时角度。在中高转速范围内，因为质量流量和流速过高导致长米勒循环的缸内空气无法顺利回流，米勒效应减弱，所以短米勒循环的燃油经济性更好；另外长米勒循环具有两次泵气过程，致使其泵气损失也大于短米勒循环。在低转速范围内，短米勒循环的增压压力需求更大，导致其泵气损失大于长米勒循环，所以长米勒循环的燃油经济性更好。对于试验用汽油机来说，短米勒循环具有明显的优势。低压EGR技术能够使缸内最高温度降低，减轻爆震倾向，因此燃烧重心可以适当提前，从而改善燃油经济性。另外，EGR和新鲜空气总量的增加也使最高燃烧压力增大，有利于燃油经济性的提高。不同工况下，缸内最高温度均随EGR率的增加而降低,因此在一定范围内EGR率越高燃油经济性越好，涡前排温越低,但EGR冷却器需要的散热功率也增大。在发动机燃烧开发阶段，推荐采用短米勒循环技术并结合8%的EGR率。为了验证仿真结果的准确性，开展了性能试验，试验结果与仿真结果在趋势上有很好的一致性。

摘要：
基于一台两级增压高压共轨柴油机，建立了整机一维热力学仿真模型，研究不同气门二次开启策略对柴油机燃烧特性、NOx 排放及能量分布的影响。研究结果表明：在相同气门升程时，随进气门、排气门二次开启时刻提前及进排气门同时二次开启时刻间隔增大，缸内压力和瞬时放热率峰值升高，燃烧重心前移，有效热效率升高，燃烧温度升高，NOx 排放升高。在相同气门二次开启时刻时，随气门升程增大，对发动机各项指标的影响增大。不同气门二次策略相比，进排气门同时二次开启对燃烧重心、排气损失、有效热效率及NOx 排放影响最大，排气门二次开启的影响最小。进气门二次开启策略的气门升程为2.4 mm、二次开启时刻为上止点后210°时，能够较好改善有效燃油消耗率与NOx 排放之间的折中关系。

摘要：
为了提升采用当量燃烧的大缸径天然气发动机的指示热效率，提出了组织弱涡流、强滚流、高湍流强度的缸内气流运动的理念，据此设计了不同形状的进气道和燃烧室，并采用三维数值模拟的方法研究了进气道和燃烧室形状对缸内流动和燃烧的影响。研究发现：与原机相比，当将原螺旋进气道改为直进气道并配合原缩口型、新的直口型、敞口型和半球型燃烧室时，缸内涡流运动显著减弱，滚流运动明显增强，在压缩冲程中最大滚流比分别可达0.76、0.83、1.03和1.71；点火时刻缸内平均湍动能分别增加了35.27%、36.26%、50.33%和135.99%，燃烧速率逐渐加快，指示热效率逐渐增加。综上，半球型燃烧室配合直进气道更有利于缸内强滚流的形成和点火时刻湍流强度的提高，指示热效率也由原机的39.51%提高到42.14%。

摘要：
为解决采用较高充量密度后出现的燃烧室与喷雾匹配不合理的问题，基于一台采用阶梯（steppedlip）型燃烧室的重型柴油机，利用计算流体动力学软件CONVERGR建立了仿真模型并进行了标定验证，在中低转速全负荷工况、高充量密度条件下，通过三维数值模拟研究了燃烧室的唇口直径、唇口深度、底部凹弧半径的变化对缸内燃烧过程和传热损失的影响规律，并以进一步提高高压循环指示热效率为主要目标对燃烧室形状进行了优化。结果表明，在较高充量密度条件下宜采用相对较扁平、唇口深度较小、凹弧半径适中的燃烧室。对燃烧室进行优化后，燃烧后期放热速率加快，传热损失减少，高压循环指示热效率由49.00%提高至49.47%，NOx 排放基本不变而碳烟排放减少了50%。

摘要：
通过改变控制柱塞结构，提出一种低回油量高压共轨喷油器方案，以减小与回油节流孔相连的控制腔压力，减小回油量。利用一维仿真工具AMESim对新方案的关键结构参数进行优化，结果表明：随密封环直径减小，针阀关闭延时减小，但密封环直径过小会使针阀发生连续跳动，导致喷油速率脉动且削弱减小回油量的作用；引流节流孔直径减小，回油量减小，但过小的孔径会使关闭响应恶化。在不同共轨压力下对新方案进行仿真，新方案回油量与原高压共轨喷油器相比明显减小，最多可减小41%以上，且响应性不受影响，证明所提出的方案有效。

摘要：
针对柴油机两级增压旁通阀大范围高精度调节特性需求，开展了增压旁通偏置异型阀阀瓣型线优化设计研究，实现了等百分比流量调节特性，解决了通用快开型废气旁通阀流量调节精度低的问题，并且具有等百分比流量特性的旁通阀可以实现控制参数在全开度范围内的一致。针对不同异型阀结构，进行了流量调节特性分析，提出了多截面混合阀设计方法，通过多种阀门流量特性试验，验证了多截面混合阀有效调节范围。研究表明，优化设计的多截面混合阀流量特性与等百分比流量特性最接近，最大有效相对开度为0.73，为通用平面旁通阀的2.6倍，增益变化率缩小，大幅提升了调节精度，多截面混合阀可显著改善增压压力的调节特性，能够平稳且有效地控制可调两级增压系统的增压压力。

摘要：
鉴于活塞摩擦磨损、敲击对发动机综合性能的影响，针对某小型汽油机活塞存在的早期异常磨损现象，通过搭建活塞动力学仿真模型，从敲击、摩擦产生的诸多因素入手，将其影响因子逐一进行研究分析。提出一种利用响应面模型对活塞摩擦与敲击特性关键影响参数进行优化的研究方法，建立了以活塞型线、配缸间隙、活塞销偏置、曲轴偏置为优化设计变量，以敲击能峰值最低和摩擦损失最小为优化目标的多目标优化模型。研究结果表明：所研究的发动机在最大转矩工况下，优化后的设计参数匹配可使活塞组摩擦损失降低9.13%，最大敲击能降低29.20%。最终对优化样机进行了台架试验验证，优化后发动机功率平均提升2.37%，转矩平均提升2.54%，机械效率平均提升2.06%，燃油消耗率平均降低1.19%,活塞磨损情况得到改善。

摘要：
以某高压共轨柴油机为研究对象，采用硫元素示踪法试验测量了润滑油的消耗情况；通过对活塞和气缸套温度场的试验测试，建立了活塞组件动力学仿真分析模型，计算了柴油机的润滑油消耗随转速及负荷变化的情况；分析了4种主要缸内润滑油消耗途径的润滑油损失量。结果表明，缸套壁面蒸发和活塞顶环甩油在润滑油消耗总量中所占比例较大，分别占比约61.42%~70.56%及29.42%~38.42%；随着柴油机转速及负荷的增加，其润滑油的消耗情况表现为先快速升高，随后略微减少，再快速增加的趋势。

摘要：
为了更深入地研究低速机缸内涡流对喷雾的影响，开发新的现象学模型并进行了优化计算。该模型在传统的广安博之多区现象学模型之上加入了涡流效应。在模型中，涡流与喷雾的相互作用被分成两个阶段：一是喷雾破碎前空气与喷雾的互相撞击，二是喷雾破碎后的空气的混合与卷吸。根据这两个阶段不同的物理作用，结合动量守恒定理的推导，可以计算出这两个阶段中喷雾被涡流偏转的速度，从而与喷雾的原速度合成得到喷雾与涡流互相作用的合速度。在这个过程中，开发了液滴蒸发、空气卷吸等子模型使计算更接近实际情况。经过与文献中的试验数据进行对比，发现所开发的模型在不同工况(3MPa~9MPa, 400 K~900 K)下对喷雾贯穿距与形态等参数都具有良好的预测效果。通过模型进一步探索了喷射角度对喷雾贯穿距与形态的影响，为后续低速机喷雾优化提供了理论依据。

摘要：
为探究相似比例模型实验在船用柴油机中的应用，基于一台缸径为340 mm的船用低速柴油机讨论了模型实验中相似比例的有效边界，随后仿真研究了3种相似法则在不同相似比例下对传热损失、缸内温度分布、缸压、放热率、指示热效率和排放的预测结果。结果表明：缸压、指示热效率和正规化NOx 排放随缸径的增加而升高，正规化碳烟排放随缸径的增加而降低；相似比例模型实验的预测精度随缸径差异的增大而减小，指数函数可用来映射主要设计目标与相似比例的关系。

摘要：
将甲醇按体积比0、10%、20%、30%分别掺混到聚甲氧基二甲醚(polyoxymethylene dimethyl ethers, PODE)中制备出PODE-甲醇混合燃料，并依次标记为M0、M10、M20和M30，在一台高压共轨发动机上研究了最大转矩转速不同负荷下混合燃料的缸内燃烧过程和排放性能。结果表明：在PODE中添加甲醇后，各负荷下缸内压力降低，滞燃期逐渐延长，放热始点推迟。低负荷和中负荷时甲醇体积比的增加会使放热率峰值先增加后减小，而高负荷下放热率峰值却逐渐升高。甲醇体积比较低时，各负荷下燃烧持续期缩短；当甲醇体积比为30%时，中低负荷下燃烧持续期延长，各负荷下燃烧重心（CA50）推迟。掺烧甲醇可以降低NOx浓度，M30较M0降低幅度为28.1%；而随甲醇体积比的增加，各负荷下HC和CO排放量均呈上升趋势，烟度则先减小后增大。甲醇的低温氧化使混合燃料的甲醛排放量上升，同时NO2排放量及NO2占NOx比例随甲醇体积比的升高而增加，与纯PODE相比，低负荷下M30的NO2排放量和NO2占NOx比例增幅分别为65%和107%。

摘要：
针对某型号直喷柴油机，建立了该柴油机中单缸完整燃烧室及气道三维模型，使用三维计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）分析软件CONVERGE对其进行模拟计算，研究了正丁醇掺混比例对柴油机燃烧排放的影响。结果表明：随着正丁醇掺混比例的提高，峰值缸压、滞燃期和燃烧速度均呈递增趋势，碳烟及CO排放量逐渐减少，NOx 排放量小幅增加。为了进一步改善缸内燃烧情况和降低污染物排放，对正丁醇掺混时喷油策略、燃烧室几何形状的综合影响进行了研究，结果表明：掺混时多次喷油及采用合适的燃烧室模型可以有效改善掺混后缸内油气混合情况，增加缸内湍动能强度，进一步降低碳烟排放量。与纯柴油工况对比，掺混并采用多次喷油策略后碳烟排放明显下降，且通过掺混能够有效简化喷油策略，但弱化了燃烧室形状对碳烟排放量的影响。

摘要：
针对国六柴油机选择性催化还原（selective catalytic reduction，SCR）后处理系统尿素结晶问题，设计了两种不同的混合器结构。利用计算流体动力学（computational fluid dynamics，CFD）技术对两种混合器方案的尿素碰壁位置、尿素轨迹、气流速度、流速均匀性、NH3均匀性、压力损失等进行了仿真分析和对比，最后通过发动机台架试验验证两种方案的排放性能和结晶性能。CFD分析及试验结果表明：方案二的气流速度、流速均匀性和NH3均匀性都优于方案一，而方案一的压力损失小于方案二；方案一台架试验的结晶质量为608g，不满足主机厂要求，方案二台架试验的结晶质量为6g，满足主机厂要求。CFD分析和试验结果趋势一致，表明CFD分析是合理有效的。

摘要：
以加装了柴油氧化型催化器（DOC）+催化型颗粒捕集器（CDPF）后处理系统的D30型高压共轨柴油机为研究机型，将聚甲氧基二甲醚（PODE）以0%、10%、30%三种体积比掺入柴油（分别记为P0、P10、P30）进行发动机台架试验，研究PODE掺混比对柴油机性能和后处理系统的影响。研究表明：负荷工况下，PODE掺混比越大，有效燃油消耗率约高。低速高负荷工况，P30有效热效率最高。PODE掺混后显著恶化NOx和HC排放，仅在低速时降低约33% CO排放。在1 600 r/min工况，掺混PODE有效降低了柴油机的碳烟排放，但是后处理系统有明显升温且NO转化为NO2的效率降低。在2 400 r/min工况，掺混比增加，CDPF后端NO2浓度升高；P30的涡后排温比P0、P10低约30 ℃。PODE掺混比越高DOC前端和CDPF前端排气压力越低，降低了CDPF载体堵塞的风险。

摘要：
在某2.0 L涡轮增压商用车缸内直喷汽油机概念设计阶段，运用GTPower软件进行了一维热力学计算分析，并着重研究了米勒循环技术与低压废气再循环（exhaust gas recirculation,EGR）技术对燃油经济性的影响。仿真结果显示，长米勒循环和短米勒循环都存在使燃油经济性达到最佳的可变气门正时角度。在中高转速范围内，因为质量流量和流速过高导致长米勒循环的缸内空气无法顺利回流，米勒效应减弱，所以短米勒循环的燃油经济性更好；另外长米勒循环具有两次泵气过程，致使其泵气损失也大于短米勒循环。在低转速范围内，短米勒循环的增压压力需求更大，导致其泵气损失大于长米勒循环，所以长米勒循环的燃油经济性更好。对于试验用汽油机来说，短米勒循环具有明显的优势。低压EGR技术能够使缸内最高温度降低，减轻爆震倾向，因此燃烧重心可以适当提前，从而改善燃油经济性。另外，EGR和新鲜空气总量的增加也使最高燃烧压力增大，有利于燃油经济性的提高。不同工况下，缸内最高温度均随EGR率的增加而降低,因此在一定范围内EGR率越高燃油经济性越好，涡前排温越低,但EGR冷却器需要的散热功率也增大。在发动机燃烧开发阶段，推荐采用短米勒循环技术并结合8%的EGR率。为了验证仿真结果的准确性，开展了性能试验，试验结果与仿真结果在趋势上有很好的一致性。

摘要：
基于一台两级增压高压共轨柴油机，建立了整机一维热力学仿真模型，研究不同气门二次开启策略对柴油机燃烧特性、NOx 排放及能量分布的影响。研究结果表明：在相同气门升程时，随进气门、排气门二次开启时刻提前及进排气门同时二次开启时刻间隔增大，缸内压力和瞬时放热率峰值升高，燃烧重心前移，有效热效率升高，燃烧温度升高，NOx 排放升高。在相同气门二次开启时刻时，随气门升程增大，对发动机各项指标的影响增大。不同气门二次策略相比，进排气门同时二次开启对燃烧重心、排气损失、有效热效率及NOx 排放影响最大，排气门二次开启的影响最小。进气门二次开启策略的气门升程为2.4 mm、二次开启时刻为上止点后210°时，能够较好改善有效燃油消耗率与NOx 排放之间的折中关系。

摘要：
为了提升采用当量燃烧的大缸径天然气发动机的指示热效率，提出了组织弱涡流、强滚流、高湍流强度的缸内气流运动的理念，据此设计了不同形状的进气道和燃烧室，并采用三维数值模拟的方法研究了进气道和燃烧室形状对缸内流动和燃烧的影响。研究发现：与原机相比，当将原螺旋进气道改为直进气道并配合原缩口型、新的直口型、敞口型和半球型燃烧室时，缸内涡流运动显著减弱，滚流运动明显增强，在压缩冲程中最大滚流比分别可达0.76、0.83、1.03和1.71；点火时刻缸内平均湍动能分别增加了35.27%、36.26%、50.33%和135.99%，燃烧速率逐渐加快，指示热效率逐渐增加。综上，半球型燃烧室配合直进气道更有利于缸内强滚流的形成和点火时刻湍流强度的提高，指示热效率也由原机的39.51%提高到42.14%。

摘要：
为解决采用较高充量密度后出现的燃烧室与喷雾匹配不合理的问题，基于一台采用阶梯（steppedlip）型燃烧室的重型柴油机，利用计算流体动力学软件CONVERGR建立了仿真模型并进行了标定验证，在中低转速全负荷工况、高充量密度条件下，通过三维数值模拟研究了燃烧室的唇口直径、唇口深度、底部凹弧半径的变化对缸内燃烧过程和传热损失的影响规律，并以进一步提高高压循环指示热效率为主要目标对燃烧室形状进行了优化。结果表明，在较高充量密度条件下宜采用相对较扁平、唇口深度较小、凹弧半径适中的燃烧室。对燃烧室进行优化后，燃烧后期放热速率加快，传热损失减少，高压循环指示热效率由49.00%提高至49.47%，NOx 排放基本不变而碳烟排放减少了50%。

摘要：
通过改变控制柱塞结构，提出一种低回油量高压共轨喷油器方案，以减小与回油节流孔相连的控制腔压力，减小回油量。利用一维仿真工具AMESim对新方案的关键结构参数进行优化，结果表明：随密封环直径减小，针阀关闭延时减小，但密封环直径过小会使针阀发生连续跳动，导致喷油速率脉动且削弱减小回油量的作用；引流节流孔直径减小，回油量减小，但过小的孔径会使关闭响应恶化。在不同共轨压力下对新方案进行仿真，新方案回油量与原高压共轨喷油器相比明显减小，最多可减小41%以上，且响应性不受影响，证明所提出的方案有效。

摘要：
针对柴油机两级增压旁通阀大范围高精度调节特性需求，开展了增压旁通偏置异型阀阀瓣型线优化设计研究，实现了等百分比流量调节特性，解决了通用快开型废气旁通阀流量调节精度低的问题，并且具有等百分比流量特性的旁通阀可以实现控制参数在全开度范围内的一致。针对不同异型阀结构，进行了流量调节特性分析，提出了多截面混合阀设计方法，通过多种阀门流量特性试验，验证了多截面混合阀有效调节范围。研究表明，优化设计的多截面混合阀流量特性与等百分比流量特性最接近，最大有效相对开度为0.73，为通用平面旁通阀的2.6倍，增益变化率缩小，大幅提升了调节精度，多截面混合阀可显著改善增压压力的调节特性，能够平稳且有效地控制可调两级增压系统的增压压力。

摘要：
鉴于活塞摩擦磨损、敲击对发动机综合性能的影响，针对某小型汽油机活塞存在的早期异常磨损现象，通过搭建活塞动力学仿真模型，从敲击、摩擦产生的诸多因素入手，将其影响因子逐一进行研究分析。提出一种利用响应面模型对活塞摩擦与敲击特性关键影响参数进行优化的研究方法，建立了以活塞型线、配缸间隙、活塞销偏置、曲轴偏置为优化设计变量，以敲击能峰值最低和摩擦损失最小为优化目标的多目标优化模型。研究结果表明：所研究的发动机在最大转矩工况下，优化后的设计参数匹配可使活塞组摩擦损失降低9.13%，最大敲击能降低29.20%。最终对优化样机进行了台架试验验证，优化后发动机功率平均提升2.37%，转矩平均提升2.54%，机械效率平均提升2.06%，燃油消耗率平均降低1.19%,活塞磨损情况得到改善。

摘要：
以某高压共轨柴油机为研究对象，采用硫元素示踪法试验测量了润滑油的消耗情况；通过对活塞和气缸套温度场的试验测试，建立了活塞组件动力学仿真分析模型，计算了柴油机的润滑油消耗随转速及负荷变化的情况；分析了4种主要缸内润滑油消耗途径的润滑油损失量。结果表明，缸套壁面蒸发和活塞顶环甩油在润滑油消耗总量中所占比例较大，分别占比约61.42%~70.56%及29.42%~38.42%；随着柴油机转速及负荷的增加，其润滑油的消耗情况表现为先快速升高，随后略微减少，再快速增加的趋势。