由于现有智能刀具磨损状态识别方法存在过于依赖样本数据预处理手段的问题，提出一种改进的门控循环单元—一维深度卷积自动编码器（GRU-ODCAE）的刀具磨损状态识别方法，提高利用原始时域信号作为模型输入的刀具磨损状态识别精度。首先采集加工过程中机床主轴电机的三相电流信号，将三相电流信号融合成电流有效值并作归一化处理，以此作为模型输入。然后，利用一维深度卷积自动编码器对输入样本进行无监督预训练，提取基于信号本身的特征信息。最后，利用样本标签进行有监督训练，实现刀具不同磨损状态识别。实验结果表明，GRU-ODCAE方法对刀具四种不同磨损状态平均识别率可达98.75%，能够自适应地提取特征并高效率的实现刀具磨损状态识别。

随着“碳达峰”、“碳中和”相关政策的不断推出，船用天然气供应系统越来越受到船舶所有者与运营者的重视。船用天然气供应系统设计的优劣直接影响到双燃料柴油机燃料替代过程的经济性及船舶运行的安全性。本文针对天然气供应系统的工艺设计做了专门的探讨。本文根据相关国家标准与船级社规范，结合化工工艺系统设计的普遍性与天然气供应系统的特殊性，针对目前通常采用的天然气供应系统进行了优化设计，并实际应用于“理航渝建2”船，检验了系统设计的合理性。经优化设计的天然气供应系统满足了船舶主机的燃烧使用要求，达到了预期的经济收益。

利用二次硬化钢作为原材料制备了16.8级和19.8级螺栓，并进行了硬度测试、室温单轴拉伸，抗拉疲劳实验以及延迟断裂性能等一系列测试。结果表明，滚丝工艺可以改善螺栓表层组织呈纤维状，有较好的晶粒流线，从表面到心部硬度递减，到基体组织趋于一致，19.8级螺栓强化层厚度约为600μm；16.8级和19.8级螺栓强度和塑性均满足要求，屈强比在0.9以上；16.8级螺栓疲劳寿命达到130000次，19.8级螺栓疲劳寿命达到65000次左右，满足要求；两种螺栓在恒应力大气环境下能保持96h不发生断裂；材料充氢后强度和塑性迅速降低，且均表现出脆性断裂特征。

对比分析了进口和国产A286合金的化学成分、杂质元素、组织、夹杂物及高温性能。结果表明，进口与国产A286合金化学成分均满足ASTM 要求，但国产材料杂质元素总含量低于国外材料；相比于国产材料，进口材料的孪晶组织含量更高，析出相分布相对更均匀；国产材料晶粒度为9.5级，细于国外材料的7.5级；进口材料中平均粒径2 ~ 4 μm的夹杂物占比最高，约为70 %，4 μm以上尺寸的夹杂物占比较低，而国产材料夹杂物的平均尺寸略粗于进口材料；国产材料综合性能均满足耐高温紧固件技术要求，进口材料的高温拉伸性能及650℃持久性能略优于国产材料。

为探究数字孪生技术在船用发动机智能运维中的应用，针对智能运维导向下的数字孪生发展现状，梳理船用发动机智能运维数字孪生模型形成过程。利用知识图谱技术分析数字孪生智能运维的发展趋势和研究热点，开展船用发动机数字孪生体模型构建和模型验证研究。经研究，形成了船用发动机智能运维数字孪生体模型构建及验证流程，包括数字孪生数据平台、数字孪生体子模型构建、子模型融合与模型测试验证。研究成果可为船用发动机智能运维下的数字孪生应用提供参考。

根据8.8级汽车紧固件性能要求，通过低碱度炉渣精炼控制夹杂物、“高温加热+低温控轧”轧制工艺，成功开发了8.8级汽车紧固件用非调质冷镦钢。相比传统工艺，低碱度炉渣工艺冶炼氧化物类夹杂物密度由3.59个/mm2降至0.975个/mm2，轧制工艺优化后，强度级别不变的情况下，延伸率和面缩率分别由26.1%、61%提高至27.9%、67% ，热轧盘条经改制、冷镦和稳定化处理，试制的螺栓在1000万次疲劳测试条件下，失效概率为50%的疲劳极限强度为92.5MPa。

性能标定是内燃机生产制造的关键环节，而内燃机污染物排放标定本质上是多维度发动机工作参数与排放物之间非线性对应关系的回归及预测。长期以来，该环节一直依赖于标定工程师的经验，耗时耗力、投入成本巨大。本研究使用自我注意力机制对瞬态工况下的发动机多维工作参数构建了特征网络，使用Engineformer来实现内燃机的NOx排放预测功能。首先对比评估了LSTM网络、GRU网络、Transformer网络的NOx瞬态排放预测能力，进而针对该排放预测，提出了角度编码机制嵌入Transformer自注意力机制，改进为Engineformer后，相较于过去被用于序列预测的LSTM和GRU网络而言，在长序列预测需求中，精度更高、训练成本更低。本研究结果有助于未来内燃机排放智能标定系统的研发及规模应用。

对置活塞二冲程缸内直喷汽油机具有冲程缸径比较大、喷油器和火花塞在气缸套侧壁布置等特点，因此对缸内喷雾和混合气分布提出了新的要求。本文设计了以气缸中心横截面为参考面的进排气侧非对称喷雾方式。采用AVL-Fire软件模拟了非对称喷雾过程的喷油方向、喷油正时和喷油压力对混合气形成和当量比分布的影响规律。同时，对上述参数进行了综合匹配分析。进排气侧喷射角影响雾束分布的同时，进气侧喷射角增大有利于提高缸内混合气的均匀度，排气侧喷射角增大会导致燃油蒸发率降低。选择方案4的“非对称喷雾”方向，即进气侧喷射角α=30°、排气侧喷射角β=15°时，燃油蒸发率最高。选择3000r/min时对应喷油正时为220°CA，6000r/min时对应喷油正时为200°CA，可提高燃油蒸发率，改善混合气均匀性，避免燃油短路。选择13MPa的喷油压力可满足标定转速6000r/min时的混合气形成。

在“双碳”政策的驱动下，发展氢能源是解决交通行业碳排放的有效途径之一，氢内燃机作为“零碳”动力装置，是内燃机行业实现“碳中和”目标的技术路线之一。在氢内燃机中采用直喷技术后，相比进气道喷射进气道喷射式具有热效率更高、动力更强、NOx排放更低等优点。提高燃料喷射质量是优化直喷氢内燃机混合气、燃烧、排放的重要手段之一。而外开式压电晶体喷嘴具有流量大、开闭速度快的特点，非常适合在直喷氢内燃机上应用。因此利用纹影法在定容喷射装置上开展了不同喷射压力、环境背压下的氢气射流特性试验，研究不同喷孔形貌的氢气射流特性及喷射参数的变化规律。结果表明，条形喷孔和开环喷孔的氢气射流的轴向贯穿距、径向贯穿距随喷射压力的增大而增大；当喷射脉宽持续增大时，两者喷孔的氢气射流远场会逐渐形成不同尺度的球形涡流结构，其涡流结构大小主要受容弹内环境压力的影响；同时，对比两种喷孔的氢气射流形态发现，条形喷孔氢气射流近端形态并不会发散成为“伞”型，且喷射的轨迹线对比开式喷孔的轨迹线更为集中。此外，条形喷孔的氢气射流锥角发展趋势不同于开环喷孔，前者受环境压力影响的敏感性大于后者。增加金属遮挡帽可以改变喷孔处的几何结构，进而优化氢气的射流特性，可以为直喷氢内燃的混合气形成提供试验数据支撑，为直喷氢气喷嘴的喷射策略优化和提供依据。

“双碳”愿景目标下和严苛排放法规的实施对柴油机提出了更高的要求，合理的活塞环组结构可以降低机油耗。以某非道路高压共轨柴油机为研究对象，通过实测的缸压以及活塞、缸套温度场，并结合漏气量和机油耗试验测试结果建立了活塞环组动力学数值仿真模型。系统研究了活塞环组结构参数对机油耗的影响规律，才用响应曲面法建立了机油耗回归数学模型，并在此基础上进行合意性优化最终获得活塞环组参数得最优解。分析结果表明：油环刮油刃厚度对机油耗影响最大，二环刮油刃厚度的显著性最低。随着顶环上端缩减量和油环刮油刃厚度的增大，机油耗逐渐减小。合意性为1的最优解为顶环上端缩减量0.02mm，油环刮油刃厚度0.40mm，二环刮油刃厚度0mm，此时机油耗为3.07L/min，较原机减小了15.89%。