基于一台由缸内直喷汽油机改装而成的高压缩比双燃料汽油机，研究了甲醇-汽油双燃料喷射方式（M-G，是指进气道喷射甲醇，缸内直喷汽油）和汽油-甲醇双燃料喷射方式（G-M，是指进气道喷汽油，缸内直接喷甲醇）两种双燃料双喷方式对火花点火发动机燃烧排放特性、热效率和爆震抑制的影响。在试验过程中甲醇的喷射比例范围为0~100%。试验结果表明：相比于汽油单燃料发动机，两种双燃料喷射方式（MG和G-M）都能够显著提高经济性、抑制爆震同时降低微粒排放；G-M双燃料喷射方式相比MG双燃料喷射方式在抑制爆震、降氏微粒排放上效果更加显著。

为提高整机紧凑性，通过计算流体动力学方法设计了集成水-空中冷器进气管，并对比分析了采用集成中冷器进气管方案与原机状态在外特性试验条件下的整机综合性能、进气压力波及瞬态响应特性。试验结果显示，采用集成中冷器进气管方案后，标定工况功率提高了2.1%，燃油消耗率降低了4.3 g/（kw·h），涡轮前排气温度降低12℃，高速工况充气效率提高，低速工况充气效率降低，柴油机瞬态响应性能提高。

针对三元催化器前后都配置了开关型氧传感器的汽油发动机，提出了一种新型的双闭环λ自适应控制策略。前氧传感器用于对闭环控制因子进行PI反馈控制，后氧传感器用于实时监测并通过冻结PI控制修正λ偏差。如果前氧传感器老化或中毒，电压输出特性会发生明显漂移，传统PI闭环控制无法准确控制λ为1左右，导致三元催化器转换效率下降。根据后氧传感器电压偏差计算冻结模式和冻结时间，在前氧传感器信号跳变时刻冻结PI控制，使闭环控制因子延时反跳。在冻结时间内闭环控制因子维持在极大/极小值状态，利用单边时间延迟效应构成不对称PI控制模式精确补偿λ漂移，确保λ被控制在理想运行范围，保证最优的三元催化器转换效率。利用先进的ASCET开发环境进行图形化建模并自动生成C代码，与底层驱动代码集成后，下载到32位MPC5634硬件平台安装到发动机台架上进行试验。研究结果表明：当前氧传感器失常时，λ仍然可以被精确控制在0.99~1.01的理想范围内。

针对直线起动发电一体机(ISG)/发动机系统中的二冲程直线发动机,搭建了GT-Power一维简化模型,并对其换气系统关键结构参数包括扫气比时面值、排气比时面值和扫气箱容积进行仿真优化研究,从而改善换气品质,提高直线发动机性能。研究结果表明:经参数优化后的直线发动机扫气效率为88.15％,提高了1.58％;捕获率为59.38％,提高了28.81％;动力性和经济性也显著提升。

基于两段燃油喷射，利用主喷射产生均质混合气，并利用触发喷射来引燃，实现了低温燃烧（low temperature combustion，LTC），针对两段燃油喷射LTC燃烧模式，研究了主喷射和触发喷射的喷油量比例及主喷射提前角对LTC燃烧的影响。试验结果表明：触发喷射可以有效地控制LTC的燃烧相位，并可以有效拓宽主喷射提前角范围。主喷射提前角对LTC燃烧有很大影响，喷射过早会导致过多的燃油附壁，且缸内的温度压力较低不利于混合气形成；喷射过迟会导致主喷射与触发喷射间隔太小，主喷燃油没有足够的时间形成均质混合气，排放增加。针对不同的喷油比例优化主喷提前角可以实现燃烧相位的有效控制，并能够降低排放。

为了提高发动机缸盖、缸体金属温度场分析的准确度，提出了一种基于缸内燃烧分析的发动机金属温度场分析方法。首先，基于发动机的标定信息，进行了缸内的燃烧分析，研完了各部分边界上的对流传热量；其次，进行了水套的流动分析，对其传热系数进行了评估；再次，考虑了活塞环与缸壁的摩擦换热及活塞与缸壁的热传导；最后，基于上述的热边界条件进行了金属温度场的计算，并与试验进行了验证。结果表明：采用该算法，缸盖、缸体金属温度场分布比较合理，监测点温度与试验比较吻合。

为减少发动机在实际工况中的污染物排放量，以广州市城市公交容车用典型（LPG）发动机为研究对象，结合广州市实际道路工况特点，通过台架试验分析了该发动机的排放性；根据发动机工况、排放控制参数与排放性之间的关系，通过试验设计，建立了该发动机统计学数学模型，结合多目标优化算法，对其主要排放控制参数进行了优化；将优化前后的控制参数分别导入LPG发动机一维仿真模型中，进行了广州市典型道路工况下的性能仿真试验。仿真试验结果对比表明：试验工况下，排放控制参数优化后，LPG发动机HC，CO累计排放量分别减少9.5%、21.0%，转矩最大增加22.6%，但NO累计排放量增加2.7%。

为了建立选择性催化还原转化器（SCR）台架评价结果与欧洲稳态测试循环（ESC）工况条件下的减排效果之间的联系，进行了催化剂动态转化效率试验，绘制了基于反应平衡时间的SCR催化剂转化效率温度窗口，得到了不同反应温度下催化剂动态转化效率发展过程对反应平衡时间的依赖程度。基于ESC试验排放采样窗口期内发动机排气条件的特征分析，研完了ESC试验中催化剂动态转化效率发展特征，提出了基于该催化剂动态转化效率温度窗口表示方法，分析了温度窗口的试验评价条件和基于实际化学计量比（NSR）控制策略的窗口模拟计算调整方法。使用该温度窗口对ESC工况排放值进行预测，依据ESC名义转化效率温度窗口预测的ESC排放结果与实测值的偏差小于8%。

以新建自动控制涡轮增压器试验台架为研究平台，以某新开发高压比离心压气机为原型，开展扩稳试验研究与分析。研究结果表明：消音挡板结构对压比≥3.5工况具有一定的扩稳效果，最大可使喘振流量减小6.4%，流量范围拓宽2个百分点；正向导叶结构在增压压比为2.0~4.5时具有一定的扩稳效果，可使喘振流量减小3.0%~6.6%；机匣处理导叶结构引起压气机效率降低，最大降低幅度为3个百分点；蜗壳A/R值减小，具有一定的扩稳作用，可使压气机压比≤4.5时的喘振流量减小，尤其是最高压比1.5~3.5工况，A/R值减小17%，喘振流量可减少10%以上：TRIM减小对压比≥2.5工况具有一定的扩稳效果，可使喘振流量减小，转速越高减小幅度越大，TRIM值由52减至48时，喘振流量最大减小12%，流量范围最高可拓宽4%。

针对液压自由活塞柴油机的特点提出了共轨液压式柴油喷油系统，即利用液压自由活塞柴油机的高压油路替代供油系统的高压油泵。通过对共轨液压式喷油系统的原理分析，利用活塞式供油规律测试仪对其喷油规律展开离线研究，研究了不同驱动压力、不同喷射频率条件下的循环喷油量、喷油延迟时间的变化规律。为进一步研究发动机实际运行过程中气门控制油路等对喷油过程产生的影响，在线对循环喷油量进行了测量。结果表明：由于喷油器驱动油路和气门驱动油路连接在一起，气门驱动供油造成了喷油器驱动油路的压力波动，从而使得循环喷油量变动范围变大（-6.9%~9.5%），最终影响发动机稳定运行。对发动机气门及喷油驱动油路改进后进行连续运行试验，试验研究结果表明：循环喷油量的波动及实际喷油位置的变化都会影响液压自由活塞发动机连续稳定运行，要实现液压自由活塞发动机连续可靠稳定运行，必须减小循环喷油量波动和喷油延迟时间。