以船用低速机的连杆组件为研究对象，建立曲柄连杆机构的三维模型，利用ANSYS有限元软件对连杆组件进行静强度分析以及瞬态动力学的计算，从而确定在整个工作过程中连杆组件的应力分布情况。分别在静强度条件以及瞬态条件下对连杆组件进行疲劳计算和强度分析。确定连杆组件在装配工况和爆压工况下均满足强度要求，同时利用基拉苏什维里法，证明了连杆组件大、小端以及杆身的安全系数均满足要求，不会发生疲劳破坏。结合瞬态仿真的结果，利用nCode进行瞬态下的连杆疲劳强度，证明在工作周期内不会发生疲劳破坏。

基于自主搭建射流喷雾系统，采用高速摄影技术获得针栓式喷注单元的喷雾形貌，和喷雾角θ、破碎长度L等特征参数，使用幂律流体模拟液（卡波姆溶液）和水模拟真实情况下的燃料与氧化剂，研究了径向液柱射流的物性参数（粘度）、圆形、方形、三角形和梯形四种不同孔型的结构参数、跳跃距离（Ls）对雾化破碎的影响。结果表明：针栓式喷注单元幂律流体破碎共有液膜破碎模式、封闭液膜模式、开放液膜模式、液柱主导破碎模式、液膜主导破碎模式和完全破碎模式六种破碎模式；θ随着Ls增大而减小，并且局部动量比（LMR）越小，喷雾角增加的幅度越大；但Ls的增大会使L增加，不利于喷雾的雾化破碎；θ和L均随着流体粘度的增加而增加；孔型的变化对θ的影响很小；三角形孔型的L最小，破碎效果最佳。

为降低电车的驱动能耗，减小整个驾驶循环的行驶时间，提高驾乘舒适性，提出了一种基于网联信息的长距离多目标速度动态规划算法。通过提前获取整条路段的道路限速以及红绿灯相位配时信息等，将其作为动态规划中不同位置点的速度状态的边界条件；结合网联信息获取的前方道路坡度，考虑整车纵向动力学的能耗模型，同时兼顾电机的制动能量回收进而计算整车驱动能耗；路段行驶时间包含行车时间和灯口停车等待时间；驾乘舒适性通过急动度表征，额外引入停车惩罚项以避免交叉口停车场景，将能耗、行驶时间、急动度以及停车惩罚加权引入目标函数中进行速度寻优。在单步迭代过程中，采用基于当前车速、坡度等限制的电机能力边界条件，进而缩小速度可行域的寻优范围，节省算力。设置简单驾驶员车速模型作为对照组，在一条包含6个红绿灯的10公里道路上仿真测试，仿真结果表明：规划速度的整体目标函数明显优于对照组，主要体现在驾乘舒适性。在行驶时间基本一致时，规划速度可节省电耗2%左右；在能耗基本一致时，可节省大约10%的行驶时间。同时，整条驾驶路段内，可有效避开红绿灯口停车场景，基本保证绿波出行。

通过建立柴油机颗粒物捕集器( DPF) 一维及三维模型，研究载体结构及排气参数对DPF压降、捕集及再生特性的影响，结果表明：碳载量6g/L时，压降随R的增加呈下降趋势。压降与碳载量、壁厚呈线性相关关系，不同Soot分布水平的曲线斜率（k）存在显著的可区分性。排温300℃时，NO2浓度每递增300ppm，压降最高降低0.68KPa，温度500℃时，NO2浓度每递增300ppm，压降最高降低0.67KPa。

为研究不同数据处理方法对混合动力汽车CO、CH4、NOx三种排放污染物的影响，在高原地区条件下开展了混合动力汽车实际道路行驶排放（RDE）试验，为完善混合动力汽车的RDE试验规程提供了科学合理的依据。在昆明市（平均海拔约为1891米）选择符合RDE法规的路线进行试验，基于便携式车载排放测试系统(Portable Emissions Measurement System, PEMS)对满足国Ⅵ的混合动力汽车采集RDE试验数据，分别采用向前移动平均窗口法（FMA）和向后移动平均窗口法（BMA）计算各路段的污染物排放，对污染物排放值和RPA进行线性拟合，得到相关系数R，对比分析了基于不同窗口起点的数据处理方法对污染物排放因子（CO、CH4、NOx）的影响。试验结果表明：（1）两种计算方法得到的排放因子不同，这是由于数据起点不同导致RDE试验数据的使用特征不同，FMA中市区数据点进入窗口次数较多，BMA中市郊与高速数据点进入窗口次数较多，FMA计算得到的污染物排放因子较低。（2）市区和市郊路段中，划分到FMA的数据窗口启停工况少，因此向前移动平均法得到的污染物排放因子较低。（3）BMA计算结果与RPA拟合得到的相关系数更高，BMA更能反应混合动力汽车污染物实际排放水平。

道路交通信息的获取对提高混合动力系统能量管理策略的适应性有不可替代的意义。但完美的智能网联环境还需要长时间的投入和建设。当前实际运行中的车辆可以通过互联网获得的交通信息仍然处于有限的状态，且短时间内所能获取的有效信息量并不会显著增加。针对在有限交通信息情况下动态优化混合动力系统能量管理策略的问题，提出了一种使用交通信息分段约束电池剩余电量的基于模型和预测动态优化的能量管理策略。将地图服务商开放平台接口所发布的目标路线实时交通信息，经模糊计算转换为全部行程中各个子路段的电量约束。使用TCN构建了车速预测器，来预测未来5s到15s的车速。依据预测车速和动力系统简易模型，采用动态规划算法在当前电量约束下，对动力分配进行寻优。通过分段约束的方式逼近最优结果，同时使动态能量管理策略满足实时性要求。在采集的通勤线路上进行了仿真。所提出的方法在10s预测周期上最接近DP计算的最优结果。在初末电量一致情况下，能耗相比DP增加了5.0%。相比传统电量消耗-电量保持策略降低了12.0%的能耗。

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