在“双碳”背景下，重卡向新能源转型面临着巨大的挑战与机遇。本文分析了我国重卡动力系统转型的三条主要技术路线及需要解决的关键技术，并结合国内重卡市场的发展论证了各自的技术成熟程度及可行性，旨在为我国新能源重卡动力系统探索可行的发展路线。研究表明：用绿色燃料替代传统的柴油燃料具有丰富的内燃机技术储备，产业链完整，短期内可考虑使用混合燃料来克服单一燃料带来的燃烧难题；纯电动是近期新能源重卡动力系统的主力军，尤其是换电重卡将随着换电运营模式的成熟得到规模化的应用；燃料电池动力系统产业链基本完善，但由于其价格相对昂贵，近中期内可考虑分步导入市场。与此同时，对于整车而言，先进的驱动技术以及控制系统不容忽视。

开发两个不同品种的缸盖加工生产线，传统的做法是建造两条独立的生产线，本文以东风康明斯（简称DCEC）Z13和Z14缸盖为例，介绍了采用一种混流柔性加工生产技术，使两个不同品种的缸盖，能够在一条混流柔性加工生产线上制造，可以节省一条生产线的投资和场地，这种混流柔性加工生产线，采用加工中心、可换型CNC夹具和机械手卡爪等柔性技术，能适应缸盖产品设计更改，并能拓展加工生产新品种缸盖。

良好的活塞型线能保证活塞在气缸内的平稳运行和降低活塞对气缸的敲击力，并且有效地减小活塞与缸套间的摩擦损失。本文为解决某型1.5L排量混动发动机的活塞异响问题，建立活塞组件动力学模型，基于DOE方法对某型发动机的活塞型线进行优化设计，并在满足活塞NVH性能要求的同时，有效地减小活塞与缸套间的摩擦损失。

针对模块化混合动力系统在不同工况下性能差异性和效率的最优值问题，建立了具有机电液多能输出功能的混合动力系统模型，提出了基于规则的能量最优管理策略；基于MATLAB/Simulink搭建了包含整车动力学、动力单元、动力电池、超级电容和多元能量转换单元在内的动力系统模型和能量管理策略模型，联合Veristand平台、NI Max接口实现硬件在环仿真（HIL）验证，并进行了多工况的仿真分析。结果显示，基于规则的最优能量管理策略下系统的综合效率平均值约为0.6589，相比传统分配策略效率提升了7%；在不同环境条件下，系统能够根据动力电池、超级电容和动力单元的特性和效率对需求功率进行合理分配，以达到最优的系统效率。

为改善重型柴油机高负荷工况下的动力性和燃油经济性，通过一台重型柴油单缸机运用数值模拟研究了喷孔直径和喷雾夹角对燃烧的影响。结果表明:随着喷孔直径减小（8*0.36mm-14*0.27mm），喷雾贯穿距离减小，撞壁时刻推迟，燃烧室内的未利用氧气分布由燃烧室上部向活塞凹坑和挤流区变化，燃烧持续期延长8.8°CA，平均指示压力先增大5.5%后减小5.7%，燃油消耗率先减小4.8%后增加5.9%；随着喷雾夹角增大（143°-156°），油气混合速率加快，混合气均匀性增加且分布范围远离活塞凹坑，缸内未利用氧气的分布由燃烧室上部向活塞凹坑变化，燃烧持续期先缩短9°CA后延长5°CA，平均指示压力先增大8.1%后减小2.9%，燃油消耗率先减小7.5%后增加2.7%；喷孔直径为12*0.29mm-10*0.32mm、喷雾夹角150°-153°的方案为该重型柴油机的最佳选择。

使用热流固耦合仿真方法模拟了航空发动机涡轮叶片服役时的温度场、应力场、应变场和形变。模拟过程考虑了热载荷、气动载荷以及离心载荷，通过流体计算模块获取叶片流体区域压力分布及温度分布，并导入稳态热传导模块得到叶片完整温度场，叶片最高温度为775.38℃，出现在20％叶高尾缘处；在静态结构模块中通缩设置旋转施加离心载荷，导入热载荷以及气动载荷后得到叶片应力场、应变场和形变，最大应力为790.72MPa，出现在内流道肋板底部圆角处，应变分布规律与应力场大致相同，叶根靠近前缘部位应变较大，与服役断裂位置相对应，最大形变出现在叶冠部位，为0.45mm。对各物理场分布进行了计算分析，为该型叶片的改进、力学性能测试以及寿命预测提供数据支撑。

在建立涡轮增压器性能仿真模型、增压器匹配发动机仿真模型的基础上，基于某国VI重型柴油机平台开展了自主非对称增压器开发。结果表明：所建立的涡轮增压器性能仿真模型、增压器匹配发动机性能仿真模型的计算结果准确可靠，参数误差不超过10%，满足工程开发需求；自主非对称增压器匹配发动机性能全面超越竞品，外特性比油耗下降1.8-8g/kW/h，氮氧化物排放量下降，动态加载性能提升1.5%；所开发的增压器顺利通过匹配发动机耐久试验。

随着国防武器装备对动力要求的不断提高，柴油发动机现有研发模式已经不适应新形势的需求，为此，将基于模型的系统工程方法（MBSE）应用到柴油发动机需求分析的过程，提出一种分研发阶段和产品结构层级的需求分析方法，应用系统建模工具及语言，对某型柴油发动机进行需求分析，获得不同层级的需求指标及其之间的追溯关联关系，分析表明，所提方法能够建立柴油发动机的需求指标体系，支撑产品设计方案的快速迭代优化，提升柴油发动机研制效率。

以重庆市典型道路的乘用车实际行驶工况数据为基础，划分运动学片段，选择最高速度、平均速度、平均行驶速度等13个指标为特征值，通过主成分分析法实现降维，再分别用k-means++和spectral聚类两种方法将划分的138个运动学片段聚为低速段、中速段、高速段3类，根据各类的占比，选择距聚类中心最近的运动学片段构建重庆市典型工况。对比各种工况的占比以及平均车速，结果表明基于k-means++聚类构建的乘用车行驶工况与实际工况更相符。

为研究喷氢策略对于缸内直喷氢气发动机燃烧特性的影响，利用三维仿真软件建立了氢气发动机单缸仿真模型，不同喷氢脉宽、喷氢正时对于缸内混合气形成以及燃烧的影响。结果表明：随着喷氢脉宽的增长，缸内峰值压力逐渐上升，但同时其缸内湍动能也会有所上升，更易发生异常燃烧现象，当喷氢脉宽从65°CA延长至85°CA时，平均每延长5°CA，缸内峰值压力提高11.2%，同时，发动机在80°CA喷氢脉宽下有着较好的燃烧特性；当喷氢正时较早时，气缸内易产生爆震等异常燃烧现象，当喷氢正时在-130°CA~-55°CA时，能产生较大缸内峰值压力且无异常燃烧现象，最大缸内峰值压力为5.9MPa；当喷氢正时提前时，点火时刻的缸内气体运动集中在燃烧室外，在140°CA及之前喷氢，缸内气体混合不够均匀，影响燃烧稳定性。