为研究针栓式喷注器雾化特性，此研究基于简化针栓式喷注单元开发了一套喷雾试验系统，采用三维相位多普勒方法测量了喷雾场内不同径向、轴向位置的液滴速度和索特平均直径（SMD）。分析了不同空间位置下喷雾特性的变化规律，以及流体粘度、射流速度和结构参数（跳跃距离、喷孔直径与喷孔形状）对喷雾特性的影响。结果表明，不同位置的浮动平均速度差异较大，液滴直径-速度JPDF分布随径向及轴向距离的增加分别先集中后分散和先分散后集中。各向速度沿径向呈现倒“V”型分布，而SMD沿轴向单调增加，沿径向呈现“V”型分布。随着卡波姆溶液浓度的增大，流体粘度增大，各向速度降低，导致喷雾更加难以细化。在固定动量比的条件下，当射流速度增加时，SMD降低、各向速度提高。跳跃距离对喷雾特性有显著影响，当跳跃距离为6mm时，SMD最小，且速度较大。当喷孔直径增大时，各向速度降低，而SMD没有明显变化；喷孔形状对喷雾特性有显著影响，实验结果表明圆形喷孔产生的SMD最小。

随着船用发动机向着高功率密度、低碳零碳的方向发展，燃烧室关键零部件——气阀承受的热负荷和机械负荷也越来越大，导致其密封锥面磨损加剧。为解决上述问题，锥面堆焊硬质合金技术得到越来越广泛的关注。然而，由于气阀制造商堆焊、锥面机加工等工艺稳定性问题，气阀堆焊层的开裂掉块限制了其应用效果。目前采用哪种方法可有效的对成品气阀零件开裂倾向进行表征，行业尚无一致认识。本文分别采用XRD应力法、超声探伤法、阶梯升温冷热冲击法对不同批次堆焊气阀进行开裂倾向表征，对比表征结果与实机验证结果差异，发现XRD应力法可定性区分堆焊层表面应力性质，但受零件测量位置及自身差异影响较大，区分精度有限；超声探伤法可准确检测堆焊层熔覆界面的缺陷，但堆焊缺陷与开裂倾向未产生准确对应；阶梯升温冷热冲击可较好评价开裂倾向，并通过断口观察、有限元分析等方式，揭示该方法存在良好模拟性原因为断裂失效形式与实机开裂失效一致。

中国拥有丰富的煤炭资源，并被广泛应用于发电等领域。但是煤炭在直接使用过程中容易产生大量的二氧化硫等有害气体，这极大限制煤炭的使用。通过将煤炭转化为煤制油，这不仅可以减少二氧化硫和氮氧化物的排放，同时还是实现煤炭资源的清洁化利用有效方式之一。煤制油的芳烃含量较低，与柴油相比，在燃烧过程中可有效减少碳烟生成；而碳酸二甲酯是一种清洁含氧低碳燃料不仅可以促进碳烟氧化，同时还可以降低发动机碳排放。目前，碳酸二甲酯与煤制油分别在发动机领域中得到了广泛的研究，并且发动机均表现出良好的性能。但是，用于发动机数值模拟的碳酸二甲酯/煤制油混合燃料化学机理仍然较少，特别是两种燃料之间的相互影响机理尚未完全清晰。因此，本文在课题组开发的煤制油简化机理基础上，构建了一种新型的碳酸二甲酯/煤制油混合燃料简化机理，进一步分析碳酸二甲酯/煤制油混合燃料的化学机理、燃烧以及排放特性。 首先，分别采用DRG、DRGEP、ROP、敏感性分析和FSSA对碳酸二甲酯详细机理进行简化；其次，将碳酸二甲酯简化机理与煤制油简化机理合并，构建成混合机理；最终，通过对混合机理进行优化，得到了一个包含184个物种和698种反应的碳酸二甲酯/煤制油模型。 为了验证碳酸二甲酯/煤制油简化机理的可靠性，选择点火延迟数据、物种浓度和层流火焰速度实验数据与机理模拟值进行对比和验证。结果显示机理的模拟值与实验值吻合较好。 为了进一步验证简化机理可实现碳酸二甲酯/煤制油混合燃料对发动机影响的预测，因此将简化机理与CONVERGE耦合，对发动机燃烧过程进行数值模拟，并将模拟结果与通过发动机实验平台获得的实验结果进行对比验证。其中，测试燃料为C100 (纯煤制油)、CD20 (20%碳酸二甲酯+80%煤制油)和CD30 (30%碳酸二甲酯+70%煤制油)。实验和模拟数据验证结果表明缸内压力和放热率与实验值吻合较好，此外，简化机理能够有效预测NOx和Soot的变化趋势以及两者之间的trade-off关系，特别是碳酸二甲酯添加比例对NOx和Soot排放的影响。因此，构建的碳酸二甲酯/煤制油简化机理能够有效模拟碳酸二甲酯/煤制油混合燃料对发动机燃烧和排放的影响。

摘要： 2.0升氢气发动机，压缩比ε=10.5/12，扭矩230Nm@5000rpm~ /285Nm@2000Nm，BTE=39.1/39.8%，最大爆发压力(Pmax) 设计边界120bar。性能受到异常燃烧——早燃的限制。早燃使外特性点火推迟，降低负荷边界，同时消弱BTE。在该氢发动机中，所有的早燃点火的异常状态可以用两种 (类型) 燃烧曲线来表示。第一种是在外特性中出现的大约42°CA BTDC的早燃，第二种是在部分负荷中出现的约为150°CA BTDC的早燃。针对这两种类型的早燃，采用了八种方法进行验证，第二种类型（部分负荷）可以完全消除。结合现有的早燃实验数据，对各项解决方案的有效性进行了初步判断。同时，采用模拟方法探索温度和氢浓度分布形成自然点的可能早燃。根据氢发动机异常燃烧的实测数据，结合早燃诱因，认为低闪点颗粒，是氢发动机第一类早燃（外特性早燃）的主要原因。与汽油机早燃不同，润滑油中Ca含量非主要影响因素，保留足够的Ca中和燃烧产生的酸性物质，同时减少灰分引起的氢气早燃。 关键词: 氢，ICE，早燃，乘用车，轻型商用车

在进气过程中燃油直接从进气口喷射到燃烧室内与高温转子凹坑撞击的半直喷方式可以使转子发动机在低压喷油条件下获得更好的燃油雾化效果，实现高效燃烧，但是这种喷油方式作用下的缸内流场和燃烧特性受进气角度严重影响，目前这种影响规律尚不清楚。为此，基于CONVERGE，建立了半直喷汽油转子发动机的三维CFD模型，并与试验结果进行验证。数值模拟研究了进气角度对半直喷转子发动机缸内流场和燃烧特性的影响。研究结果表明，进气道设置一定进气倾角可以改变缸内气流的流动形态；随着进气角度增加，涡团尺寸逐渐变大，尤其进气角度为20°时，涡团面积几乎占满进气主流和气缸壁面之间的空间。在早期燃烧过程中，燃烧室中部产生挤流流场现象，受这种挤流作用，进气角度为5°、10°和15°时的前火焰发展较快，形成前大后小的“葫芦状”火焰锋面。然而，当进气角度为20°时，挤流区前侧的流场向前后端盖发散作用较弱，导致燃烧室前端火焰向前后端盖方向传播的加速作用减弱，形成“叶子状”的火焰锋面。此外，10°进气角度在整个燃烧阶段能够充分利用缸内挤流对火焰的加速作用，进而其获得最大的火焰传播速度和最好的示功图，但也显著增加了NOx 生成量。

在国际国内碳减排战略的大背景下，航运业船舶动力低碳零碳势在必行。液化天然气（LNG）/醇类等低碳燃料，氨/氢等零碳燃料发动机及相关产业链将成为未来航运业的发展趋势。国内外发动机制造商（OEM）正致力于低碳零碳发动机的研究开发，配套船用发动机油的性能探究也将成为航运业低碳零碳技术的研究重点。本文就甲醇、氨等低碳零碳燃料对配套发动机润滑油的黏度、润滑、抗氧等性能的影响开展探讨。

目前发动机排气中的N2O因其强温室效应而受到重点关注，但其复杂的均相与碳异相还原过程而导致其反应动力学机制并未明确。详细理解N2O反应动力学的基本机制是设计N2O高效控制技术策略的基础。为此，基于量子化学理论中的密度泛函理论（DFT）计算，从原子尺度理解碳与N2O之间氧化还原机理的详细反应途径。借助过渡态理论（TST）计算，获得N2O反应的动力学参数，构建了N2O气相分解分解、N2O-碳反应的化学动力学模型，并以实验值验证了模型的可靠性。研究表明，N2O-碳反应体系中，N2O是作为一种作为电子受体的氧化剂，而碳作为电子供体的还原剂。锯齿型与自由边缘碳原子结构活性比扶手椅结构更高，对N2O还原具有明显促进作用。碳烟中芘基的自由边碳位点可准确模拟N2O与碳的反应机理，可用标准的阿仑尼乌斯（Arrhenius）公式表示为k=4.48×103×T2.72×exp(-20100/RT) cm3mol-1s-1。这项研究提供了一个可准确描述N2O热分解、碳烟异相还原N2O的反应体系，可为柴油车尾气中强温室N2O与碳烟协同降解提供新思路。

为提升燃料电池重载商用车经济性，根据整车动力性与经济性指标要求，对整车动力系统进行性能设计，构建燃料电池商用车及关键部件模型，制定了一种基于规则控制的能量管理策略，并通过动态规划结果对该控制策略进行了优化。最后在CHTC_TT与C_WTVC工况下通过AVL-Cruise/Simulink环境下设计的整车构型与能量管理策略进行联合仿真实验。仿真结果表明，与优化之前相比，优化后CHTC_TT工况下平均效率提升3.24%；等效氢耗降低6.7%；C_WTVC工况下平均效率提升3.42%；等效氢耗降低6.7%，并且动力电池SOC变化都稳定在合理范围内。

为配合公司开发汽油机分层稀燃压燃SPCCI技术，提出了一种ECU旁路控制方法。在一台直喷汽油机上，实现了SI/SPCCI两种燃烧模式的快速平稳切换。通过MATLAB/Simulink软件搭建了SI/SPCCI燃烧模式切换的控制模型，利用自动代码生成工具进行C代码编译并把代码下载到ETAS公司的ES910设备中。利用快速原型ES910和原机ECU联合实现了对发动机的控制。台架试验结果显示，制定的SI/SPCCI燃烧模式切换策略合理可行，开发的ECU旁路控制系统可以较好的支持进一步的试验研究。

随着国家双碳战略的提出和绿色甲醇合成技术的成熟，甲醇发动机逐步受到行业重视。本文在一台汽油机改制的甲醇发动机上开展了500小时交变负荷试验。试验过程中，发动机运行280小时，缸内出现早燃，造成发动机停机。拆机检查，发现火花塞烧蚀、活塞穿孔、缸壁划痕等零部件损坏现象。本文对甲醇发动机早燃的机理和故障问题进行研究，制定了发动机改进的对策。通过采用低热值火花塞、增加活塞冷却喷嘴、优化机油成分等措施，同时优化了试验过程方法，顺利通过发动机500小时交变负荷的可靠性考核。