质子交换膜燃料电池被广泛认为具有取代车辆内燃机的潜力。然而，由于燃料电池无法回收能量并且动态响应缓慢，因此需要与动力电池配合使用。制定高效的能源管理策略以实现出色的燃料经济性是研究的目标。 针对传统ECMS中等效因子（EF）选择错误导致整车经济性差的问题，该文提出一种自适应等效燃料最小消耗量策略（AECMS）。该方法利用运动学片段，通过考虑能量回收对SOC变化的惩罚项来更新等效因子。 最后，将优化的等效因子代入优化目标函数，实现高效能量调节。 在NEDC下的仿真结果表明，与传统基于固定SOC基准的ECMS相比，该方法在保证车辆动力的同时提高了1.7%的燃料经济性，并将SOC提高了30%。

使用数值仿真的研究手段，建立了一个低压直喷氢燃料发动机的缸内模型。在此基础上研究了燃烧室形状以及不同喷射正时不同活塞型线对发动机的氢气流动以及燃烧过程的影响。结果表明，Omega型活塞方案在缸内侧置喷油器低压直喷中并不能很好的配合氢气射流，最后导致缸内的氢气浓区分散在活塞的凹坑里面；对于氢喷射器布置在进气门之间的方案，由于氢气射流与缸内初始流场的滚流方向相对，阻碍了氢气的流动，使得缸内的氢气无法通过滚流向上运动，而是随着活塞上行最后被活塞挤压形成了氢气浓区分散在氢气稀薄区域的两侧。不同喷射正时下，活塞型线的表现不同是因为侧置喷嘴在不同喷射正时撞击活塞的配合角不同。

本文针对商用车C-TWVC循环工况，以燃油经济性评估和能量管理策略验证为目的，对混合动力车辆的动力系统各主要部件进行建模，搭建仿真验证平台用于能量管理策略研究；以改善整车燃油经济性为目的，在考虑实车试验可行性的基础上开展了基于规则的功率分流型混合动力系统能量管理策略的研究，该策略包括模式切换、功率分配与换挡等几个部分。给出了针对C-WTVC 循环的18t功率分流构型的油耗仿真结果，并开展了重型混合动力商用车的实车试验，实车路试油耗为24.36L/100km，性能良好。试验结果与仿真结果相对照验证了模型的准确性和策略的有效性。

微波辅助火花点火（MAI）作为一种具有发展前景的点火技术，可以解决火焰速度低且不稳定的问题，从而满足高效点火的需求。然而，其增强机理尚不明确，增强量也比较复杂，这阻碍了其应用和优化。因此，本研究侧重于理解和量化 MAI 背后的速度增强机制。本文通过在初始火花点火后辐射微波脉冲来实现 MAI，并利用 Schlieren 核图像和微波能量诊断分别研究了不同燃烧条件下的点火性能和精确吸收能量。结果表明，MAI 主要通过等离子体冲击而非火焰内的自由电子来增强火焰加速度。此外，定量冲击速度与吸收的微波能量呈正相关。等离子体和火焰之间的速度匹配对于能量沉积和成功点火至关重要。此外，能量吸收和能量沉积的效率因等离子体类型（辉光或白炽）而异。辉光等离子体的特点是沉积效率高，但吸收效率相对较低，而白炽等离子体则相反。白炽等离子体的最大吸收效率可提高到 70%。最终，冲击速度会随着移动距离的增加而降低，这可能会限制增强面积并影响能量沉积。这项研究强调了等离子体特性和速度匹配分别对微波能量吸收和沉积的影响。此外，所有定量结果都能进一步指导 MAI 的实际应用和优化。

为了指导低碳节能发动机开发，进一步缩短开发周期，建立高精度的发动机模型实现对全循环准确模拟至关重要。基于韦伯方程的发动机一维仿真具有耗时较短和参数匹配的天然优势，但模型的参数校准及参数标识问题尚未解决。为此，作者提出了一种基于混合神经网络的发动机模型参数标定方法，采用卷积神经网络和门控循环单元搭建了一种混合神经网络，标识了发动机运行参数和一维模型参数的映射关系。为了验证该方法的准确性，对比该方法与三维仿真计算的结果，可以发现两者在缸压、放热率和氮氧化物排放的趋势上有较高的一致性，从而表明了基于神经网络的全循环模拟的准确性和合理性。

为研究钢活塞设计的可靠性，需对钢活塞开展系统性的结构强度分析。本文采用仿真方法建立了钢活塞内冷油腔振荡流动与传热仿真模型以及钢活塞温度场有限元仿真模型，研究了钢活塞的温度场、热应力分布。进一步建立了钢活塞热机耦合仿真模型，明晰了温度、热应力及热机耦合应力之间的关系。最后对钢活塞进行了疲劳安全计算，结果表明钢活塞各部位的安全系数都在2.9以上，保证钢活塞设计的可靠性。

在低温工况下，通过预热进气温度可以改善柴油机的冷起动性能。火焰预热塞是一种常见的冷起动辅助手段。文中设计了一种低压喷雾式火焰预热塞，研究了喷射压力、喷射频率、喷射持续时间和气流速度对火焰发展特性的影响。此外，利用CFD软件converge对燃料-空气混合过程进行模拟，通过对比燃料-空气混合和火焰面积，研究不同参数对燃烧特性的影响。结果表明，参数增大喷油量，柴油蒸汽浓度和火焰面积增加，火焰发展速度加快;增大气流速度，先促进火焰发展后抑制火焰发展。

随着柴油机的不断迭代升级，动力性、经济性、排放性的优化对发动机乃至整车在市场上的竞争力显得越来越重要，其中燃油经济性直接关乎到用户的利益。本设计基于某重型柴油机，将油底壳设计为双腔结构，通过改变发动机冷启动过程中参与循环的机油量，使发动机在冷启动阶段机油快速升温，减小运动副见的摩擦损失，通过对比其与正常油底壳冷启动阶段的温升速度，探究提高燃油经济性的能力。

针对实际工程应用中轴承故障样本稀缺的问题，采用了一种基于仿真数据的轴承故障诊断方法，该方法通过轴承显示动力学仿真构建不同类型的故障样本，进而基于低成本高保真的仿真数据建立轴承的故障诊断模型，利用掺入真实样本的混合数据对轴承的故障诊断模型进行微调，以提高故障诊断的准确率。最后，利用美国凯斯西储大学的轴承数据集对上述方法进行了验证。结果表明，本文基于轴承仿真数据建立的诊断模型输出在测试集的平均准确为 97. 4%，能够实现对轴承健康状态的实时监测与及时故障诊断。

为了探究高速电磁阀（high-speed solenoid valve, HSV）不同部件温度变化情况，基于热阻网络方法构建了HSV温度场模型，并通过HSV温升试验校核验证。首先，通过多物理场方法得到了能量损耗作为热源输入热阻网络模型，通过HSV温升试验验证了模型的准确性；然后，基于热阻网络模型探究了线圈温度随脉宽和频率变化关系；最后，确定了HSV可连续工作时间。结果表明：在HSV内，线圈温度最高，线圈温度随频率增加而增大，随脉宽增加而增大，频率50Hz脉宽16ms情况下HSV连续工作的极限时间是15分钟。