选取一辆最大设计总质量24500kg的自卸车，采用发动机在环的方法，构建了整车模型、带坡度的道路模型和驾驶员模型，研究了有无坡度条件下空载和满载的污染物和二氧化碳（CO2）的排放特性，结果表明：带坡度运行会造成功率增加和总排放物的增加，但气态污染物排放增加幅度不如功率增加幅度，因此导致带坡度运行的气态污染物比排放要低，颗粒物比排放要高于不带坡度的场景。坡度变化影响排温，从而对氮氧化物（NOx）的排放产生影响。在空载条件下，长坡工况更容易造成NOx排放增加。坡度变化影响车辆比功率（VSP）分布，与无坡度的场景相比，带坡度的VSP分布更加分散，污染物的排放集中度也较低。

重型柴油车在低负荷工况下运行时间和NOx排放占比均很高，该文概述并对比了欧盟、美国及中国重型柴油车超低NOx排放法规。介绍了重型柴油车低负荷工况下实现超低NOx排放的技术路线，概述了柴油机进排系统优化、热管理策略和先进后处理技术。结果表明，两级增压匹配高低压EGR可实现低NOx排放工况的拓展，但系统结构复杂；紧耦式SCR（ccSCR）技术路线较为成熟，耐久性较好、成本较低。

并联式混合动力汽车的动力输出来源于电机和发动机的配合，因此良好的发动机转矩预测及闭环控制方法对并联式混合动力汽车行驶的可靠性和平顺性至关重要。现有发动机的转矩预测及控制方法大部分基于标定MAP插值预测的开环控制。本研究利用实际发动机的标定数据搭建了GT-Suite及Matlab/Simulink联合仿真模型，建立了基于进气和发动机状态参数的预测转矩反馈协同控制模块，对比了ANN法和MAP法在发动机稳态及瞬态转矩变化、升降挡等工况预测的结果误差。结果表明：稳态工况下MAP法较为可靠，实际瞬态转矩跃变及阶跃工况下，ANN法较MAP法误差低5.62%和1.32%，升降挡工况下低1.93%和0.84%。

为了改进阿特金森循环发动机（ACE）的综合性能，结合发动机台架试验以及数据驱动对ACE的热力学、燃烧和排放性能进行了分析。首先进行了发动机台架试验，测试了不同工况下的发动机比油耗（BSFC）、氮氧化物（NOx）等参数。其次基于机器学习和深度学习建立了ACE的数据驱动模型，对比分析了K近邻（KNN）、随机森林（RF）和人工神经网络（ANN）三种不同算法在预测ACE性能上的差异。结果表明，单学习器模型KNN的性能与集成模型RF和ANN之间存在较大差距，RF和ANN在测试集上的平均MSE相对KNN分别降低了92.24%和88.01%；RF和ANN在预测不同参数时性能各有强弱，RF在测试集上预测BSFC和燃烧开始点（SOC）的MSE相对ANN分别降低了59.99%和3.28%，而预测NOx的MSE增加了70.24%。ACE的数据驱动模型预测结果与试验数据有较高吻合度，为ACE的进一步优化奠定了基础。

通过H2-TPR、BET、XRD、HRTEM和XPS等手段对燃气机高温失活TWC进行表征分析，结果表明，TWC涂层比表面积快速衰减、铈锆固溶体结构被破坏、贵金属高温填埋以及CeO2和Pd过渡氧化是催化剂失活的主要原因。

通过溶胶-凝胶法制备了两种不同硅含量的硅酸钠钙固体碱催化剂（根据催化剂制备时Si的添加量，将其分别命名为NaCaSiO和NaCaSi2O），并考察了两种硅酸钠钙固体碱室温下催化大豆油转酯化制备生物柴油的能力。研究表明催化剂制备过程中乙醇/去离子水的最佳体积比为1:2，最佳煅烧温度为500 C；NaCaSiO固体碱催化剂的催化能力是NaCaSi2O的4倍，NaCaSiO室温下催化大豆油转酯化制备生物柴油在最佳反应条件下生物柴油产率达94.1%。

本研究重点探讨了SO2对Cu/SSZ-13催化剂性能及活性位点影响。结果表明，在350℃以下，SO2中毒样品NOx平均转化效率衰减38%，600℃热再生后，可以脱除硫化物，NOx转化效率恢复95%以上。采用XRD、BET、SEM、SO2-TPD、NH3-TPD、NH3+SO2-TPD、XPS等分析表征技术探索了催化剂物相结构、比表面积、活性物种，硫中毒及再生对催化活性的影响规律，结果表明SO2和NH3共同吸附在Cu2+中心形成硫铵物种，Cu(OH)+活性位在SO2的作用下形成硫酸铜物种，CuO物种促进SO2的氧化，加速硫中毒进程。同时，硫化物堵塞分子筛空隙，比表面积降低40%，上述过程是导致Cu/SSZ-13催化剂NOx处理能力急剧衰减的关键原因。550℃热再生过程中，硫铵物种热解生成NH3及SO2，硫酸铜分解并在铜迁移作用下使得Cu/SSZ-13NH3-SCR活性恢复。

混合动力技术在减少油耗方面具有天然优势，目前已成为汽车行业实现“碳达峰、碳中和”目标的重要技术路线。本文选用一款典型混合动力车，通过功能化固体酸催化材料制备技术研发、催化剂涂层结构优化，开发出了有助于降低混合动力车HC污染物排放的新型三效催化剂。

以面向50%热效率和国六排放为目标，结合发动机工作过程仿真和试验，本文开展了高效增压系统匹配和排气脉冲利用改善EGR驱动能力的研究，以实现保证高效燃烧所需进气的同时保证排放控制所需的EGR率。首先，基于VGT研究了增压器效率对于发动机经济性改善的影响程度； 其次，通过WGT与单通道/双通道EGR取气的排气管仿真与试验，研究了不同排气管对于EGR驱动能力的影响，第三，通过同一系列不同压气机和涡轮机所组合的WGT匹配仿真和试验研究，研究了高效增压器匹配方法。 结果表明，VGT增压器效率每提升1%可以实现0.5%油耗改善； 双通道EGR取气可以扩展EGR驱动能力，实现负压条件下的EGR率； 最后，通过高效WGT 的匹配，发动机在国六原排（raw emissions）不变的条件下，相比VGT改善2g/kwh油耗。本文通过高效增压系统匹配和单/双通道EGR取气的排气系统方案研究， 为柴油机通过先进空气系统管理进一步提升经济性，同时改善排放提供了很好的参考，具有较强的工程指导价值。

基于自行开发的大范围可变气门正时机构，结合可变气门升程和稀释燃烧技术，探索了对自然吸气汽油机性能的影响。结果表明，与原机气门正时相比，进气门开启正时提前会导致缸内废气量增大、燃烧速度减慢并滞后、泵气和传热损失降低、排气损失增大，结合点火正时优化调控可使燃油消耗率和NOx排放分别降低13.8%和96%。VVT与VVL联合应用不利于废气的回流，且缸内湍动能显著降低，对发动机燃油经济性和NOx排放改善效果相对较弱，甚至较单一VVT应用有所恶化。然而，当VVT、VVL与节气门协同应用后，燃油消耗率获得显著的改善，降幅达14.76%。同时，在稀燃模式下，VVT可以进一步提升发动机性能，燃油消耗率降低程度可从18.14%提高到22.59%，且NOx排放也明显减少。