本研究的目的是开发一个基于深度学习的预测模型，以预测高原环境下GDI汽油车CO和PN的瞬时排放量。利用便携式车载排放测试系统（portable emission measurement system，PEMS)对一辆GDI汽油车进行实际道路排放测试；加入奇异谱分析（Singular Spectrum Analysis,SSA）对原始时间序列进行处理，剔除时间序列中的异常值；利用XGBoost模型对GDI汽油车的CO和PN的瞬时排放进行初步预测，并利用SVR模型进行残差修正得到最终的预测结果。将预测结果与实际道路排放实验中使用PEMS设备测量的实际值进行比较，实验结果表明，本文所建立的XGBoost-SVR排放预测模型能较好的预测GDI汽油车瞬时CO和PN的排放，相比单一的XGBoost模型，RMSE分别提高了22.9%和39.7%，决定系数R2均大于0.9，支持预测结果的可靠性。该模型对监测高原环境下GDI汽油车实际道路排放具有一定的工程意义。

在最高点海拔为2787米，最低海拔为1331米，海拔落差为1456米，持续上下坡路段长约34公里环境条件下，用1辆N3类国六b阶段重型柴油车在满载情况下进行整车实际道路排放测试，在相同的测试工况、相同道路、相同负载条件下测量重型柴油车在长上坡下坡过程中实际道路排放污染物排放量的趋势。重型柴油车整车100%载荷长下坡时，随着海拔高度的下降，发动机排温从300℃左右持续下降至150℃左右。当排温下降至150-200℃以下时NOx和CO排放明显升高，长下坡路段PN排放均处于较低的状态；而重型柴油车整车100%载荷长上坡时，随着海拔高度的升高，发动机排温从120℃左右迅速上升并保持在300℃以上。NOx和CO排放仅有在初始上坡排温还未上升稳定阶段偏高，其余阶段均排放均处于很低的状态。长上坡过程中因发动机负荷增大，PN排放均处于相对较高的状态。

通过进排气海拔模拟系统模拟不同海拔条件下柴油机在电力测功机上运行热态WHTC循环，通过非常规气体分析仪测量排放污染物随海拔的变化趋势。通过分析非常规排气污染物与海拔的关系，得到N2O随着海拔的升高排气浓度逐渐降低；不同海拔下的SO2排放基本保持不变，维持在0ppm左右；瞬态循环下HCHO排放随着海拔升高而逐渐降低，稳态循环下HCHO排放随着海拔的升高呈现先升高后降低的趋势；0-5000米海拔下瞬态HCOOH排放非常小，在7mg/kWh以内；不同海拔NH3排放都非常小。

排气再循环（EGR）的方式与再循环排气流量的大小对机械复合涡轮的排气余热回收有较大影响，为了研究EGR方式及EGR率大小对柴油机匹配机械复合涡轮的影响，本文基于某款柴油机的性能试验数据,以GT-power软件为载体建立了匹配机械复合涡轮柴油机模型，研究了高压EGR模式和低压EGR模式下EGR率对机械复合涡轮柴油机的影响。研究表明：与原机相比，匹配机械复合涡轮的柴油机整机有效热效率均有所提高；在两种EGR模式下，随着EGR率的增大，原机有效热效率和匹配机械复合涡轮的柴油机有效热效率均随之降低；在最大转矩工况，机械复合涡轮柴油机匹配低压EGR系统的燃油经济性优于匹配高压EGR系统的燃油经济性，而在额定功率工况，机械复合涡轮柴油机匹配高压EGR系统和低压EGR系统的燃油经济性差别较小。

增程式汽车的发动机采用HCCI燃烧技术以及余热回收技术能够进一步提高发动机能效，降低油耗。本文通过在汽油均质压燃发动机中进行串联复合涡轮匹配，利用复合涡轮技术对发动机进行废气余热回收，达到提高发动机功率及整机热效率的目的。基于GT-power软件搭建了串联复合涡轮汽油均质压燃发动机的仿真模型，进行废气涡轮增压器以及动力涡轮的选型匹配，并提出串联复合涡轮匹配方法。模拟结果表明，中高负荷下，在可选动力涡轮直径范围内，随着动力涡轮直径的减小，总功率及整机效率变高，在1800rpm中高负荷工况下整机效率最高能提高1.1%。

利用三维仿真软件CONVERGE，针对某型船用二冲程双燃料发动机进行了仿真计算，探究了氨发动机的引燃条件，分析了氨燃料的应用潜力。结果显示，3%能量分数的引燃油可以成功点燃氨气，并形成稳定传播的火焰，随着引燃油量的增加，做功能力提高，但无法达到原机水平。提前燃料的喷射正时可以促进燃烧，提高做功能力。针对多工况的研究得出了相似结论，对排放情况的分析得出NOx排放量随引燃油的增加和喷射正时得提前而升高；CO2比排放量随引燃油量增加而升高，随喷射正时提前而降低；N2O比排放量随引燃油量的增加而降低，与喷射正时无固定关系。在所有工况点中，废气中温室气体浓度最高为22949.08ppm，低于原机水平，起到了改善温室效应的效果。综合分析得出喷射正时为-13.8°CA/-12.8°CA，引燃油量为5%的工况点综合性能最佳。

基于一台高压共轨直列四缸柴油机，在80 kPa的大气压力下，依托AVL台架测试设备，开展台架实验，并根据台架实验数据搭建AVL BOOST整机加后处理系统一维模型，分别研究了进气节流、排气节流对柴油机性能及选择性催化还原系统(Selective Catalytic Reduction, SCR)性能的影响。结果表明：采用进、排气节流均会使柴油机的功率、转矩以及进气流量有不同程度的下降，降幅可达10%，排气温度、油耗上升，升幅可达15%，柴油机的经济性、动力性下降；采用进、排气节流后会使单位时间内SCR前后端NOx排放积累量及NH3逃逸积累量降低，SCR前端NOx积累量降幅可达10%，SCR后端NOx积累量降幅可达88%，NH3逃逸积累量降幅可达66%。 SCR转化效率明显上升，最高可达97%；但两者的效果有所差异，进气节流对柴油机及SCR性能的影响更加明显；且两者的影响又随着转速的不同又有所差异，进、排气节流对低转速的影响更大。该研究为高原环境下柴油机的排气热管理提供有效依据。

在国家能源需求对原油进口依赖度不断上升的情况，天然气发动机在卡车运输行业占据了越来约重要的地位。在天然气发动机开发过程中，不管是台架可靠性试验考核，还是整车试验考核，特别是整车寒区试验考核，曲轴箱通风系统频繁发生的水汽冷凝及其导致的机油乳化、呼吸管结冰等一系列问题，已经成为天然气发动机开发过程中的一个重要制约项，严重的曲轴箱通风系统水汽冷凝会加速油底壳机油品质劣化，影响润滑系统正常运作，甚至发动机正常运转。本文通过分析天然气发动机开发过程中曲轴箱通风系统的水汽冷凝产生的原因，提出水汽冷凝问题的应对策略，为天然气发动机开发提供了一种可借鉴的设计经验及解决方案。

多级轴流压气机是燃气轮机的三大部件之一，内部流动复杂，设计难度大。可调导静叶VGVs作为一种主动控制方法可以提高多级轴流压气机的稳定性和效率。本文以某七级高负荷轴流压气机为研究对象，其中进口导叶IGV和第1级静叶VSV为可调叶片。通过与试验结果对比，验证了多级CFD数值计算的可靠性和准确性。然后深入探讨了可调静叶VSV调节与流量、级性能、冲角和马赫数的关系，发现对于本文研究的压气机跨音级，最优的可调静叶角度改善了上游动叶性能，但会恶化本身及下游动叶性能。进一步揭示了可调静叶VSV调节改善压气机跨音级性能的影响机理，发现随着VSV角增大，有利于提高相邻上游动叶的冲角，但会恶化本身和相邻下游动叶冲角，同时相邻上下游动叶的峰值马赫数明显下降，激波位置前移，表明激波强度减弱以及激波位置得到合理控制。因此得到影响级间匹配的关键因素是随可调静叶VSV角度变化的进口冲角和激波结构。

随着无人机对高空航行性能需求的进一步提高，高功率密度的航空重油活塞发动机是其主要动力选择。而满足高空长航的高功率密度发动机需要匹配一套高效的可调两级涡轮增压系统以达到高压比，宽流量的性能需求。相对于单级增压，可调两级增压系统较为复杂，需要优化选型好各部件；例如发动机排气与高低压级涡轮端级间能量梯级回收、高低压级压气机端能量分配与冷却进气系统适配等，这是保证航空重油活塞发动机高性能输出的基础与核心。本文将立足现有技术条件，主要针对某型航空重油活塞发动机可调两级涡轮增压系统进行多海拔多参数匹配，优化选型出一套满足目标机型指标的增压系统，立足工程化形成一种快速和准确的可调两级增压系统选用计算方法。