以某知名重型柴油机为研究对象，采用仿真计算和台架实测的方法探究了增压效率、爆压、喷油器、活塞碗型优化、附件功优化等多因子对热效率的影响，研究表明压缩比越大，油耗优势越明显；油耗随着喷油器流量的增加，呈下降趋势；流道和涡轮尺寸对油耗影响明显，优化发动机中低转速油耗，优先选用小流道和小涡轮增压器。最终推荐采用高压缩比燃烧室，大流量喷油器，优化增压器匹配小涡壳高效增压器，提升爆压，油耗改善5%，最佳经济区转速降低100rpm，更加贴合长途干线牵引运输的工况。

随着汽车行业的发展以及排放法规的不断加严，零碳排放的氢内燃机逐渐成为关注和研究的重点。氢内燃机具有零碳排放、氢气燃料来源广泛等优势，并且可基于传统燃油内燃机技术和产业进行研发，具有显著的产业优势。相比进气道喷射，具有更高的功率和扭矩输出的缸内直喷氢内燃机是目前行业研究的主流。而直喷喷氢器的喷射特性对缸内直喷内燃机的燃烧效率、NOx排放等性能有着重要的影响。为探索直喷喷氢器的氢气喷射特性，利用气体流量计和纹影测试方法对两款不同的中压直喷喷氢器的流量和气束特性进行深入的测试研究。研究发现，在外开式喷氢器前端安装5孔导气帽后，喷氢器的静态流量在11bar和25bar的喷射压力下分别下降约5.2%和7.3%。此外，安装5孔导气帽后，多孔气束的贯穿距显著高于未安装导气帽时环形伞状气束的贯穿距，而较长的贯穿距有利于缸内氢气与空气的混合，进而提升内燃机的热效率并降低NOx排放。

选取一辆满足轻型车国六排放标准的增程式电动汽车，在同一段测试道路开展了馈电模式下早晚高峰和通畅场景下的实际道路排放和油耗测试，从而研究交通拥堵对污染物排放和油耗的影响，结果表明：交通通畅场景下的油耗和CO2排放更低，但污染物排放更高。大部分的污染物排放产生于冷启动阶段以及发动机启停的瞬间。行驶场景会影响发动机作为增程器的充电策略。拥堵情况下的充电策略较为缓和，反而有利于降低污染物排放。

为了有效降低传统燃用燃料在发动机上的排放，缓解能源短缺问题。在分析了煤制乙醇理化性质的基础上，设计优化了柴油机使用煤制乙醇时的部分参数选择，对发动机掺烧乙醇后的动力性能、经济性能以及废气排放等方面进行了研究。研究结果表明:柴油机上掺烧20%的煤制乙醇时，其动力性与排放性得到最佳改善，在掺烧25%的煤制乙醇时当量燃油消耗率下降最明显。

针对重型天然气发动机燃烧特性，提出了缩口型、浅坑型、平顶型和球型等4种燃烧室型式，并针对不同燃烧室型式进行了计算研究。结果表明：深坑型具有良好的流动特性，如高TKE和高滚流，可以使火焰快速向燃烧室周围传播，表现出来更好的燃烧特性；缩口型燃烧室在产生TKE和火花塞附近滚流方面效果较差，导致火焰形成过程不好，同时由于挤压高度不高，导致朝向燃烧室周边的火焰传播较差；球型燃烧室在火花塞附近滚流和TKE产生中表现良好，比较适合火焰的形成和发展，但由于壁面相互作用，火焰传播过程相对较差；综合来看，燃烧设计中须考虑挤压高度和燃烧室深度之间的平衡，以优化该发动机的缸内流动和燃烧特性。

天然气作为一种广泛分布、碳排放低、价格合理的替代能源备受关注。同时，氢燃料作为一种高效清洁能源，因其可以直接通过电解水制备，再利用其高效快速的燃烧特性来进行能量形式的转化也备受青睐。而随着国家氢能源战略的开展，未来制氢储氢用氢的场景也会愈发多样化。天然气掺氢发动机作为其中一种使用方式，可以兼顾安全高效低排放等优势，具有良好的应用前景。本文旨在通过深入分析天然气掺氢发动机的燃烧机理，研究天然气掺氢发动机燃烧优化技术和排放控制措施，进一步优化天然气掺氢燃料的燃烧过程，提高其燃烧效率，减少排放。

EGR（废气再循环）耦合VVT（可变气门正时）、VGT（可变几何涡轮增压）等可变机构的运用可以提高发动机工作效率，但是EGR、VVT、VGT变化后的能量规律以及损失分布情况不明晰，制约了发动机结构及策略的优化。能量占比约10%-20%的高压EGR回路冷却损失一直不被关注，该部分能量的可利用性（㶲）分析一直是研究的空白。该研究基于一台六缸发动机，试验工况为1100rpm（每分钟转速），BMEP（平均有效压力）为1.1MPa的中等负荷工况，研究了不同EGR回路对冷却损失的影响以及不同EGR率耦合VVT、VGT的能量变化规律。研究发现，对冷却损失研究中，低压EGR回路可以明显降低冷却损失（20%EGR率时损失的能量仅为高压回路64.05%），且当EGR率大于10%，较低的冷却损失有效提升了发动机的效率（21%EGR率时ITEg（指示热效率）达49.52%）；能量随工况参数变化的研究中，高压EGR回路在10%-15%EGR率存在最低的传热损失，且EGR率小于10%时调整VVT至-85°CA ATDC不可逆损失最低，可用能量占比为73.64%，在EGR率大于10%时调整VGT至47.5%不可逆损失最低，可用能量占比为 75.07%。该研究探明了不同工况下的能量分布情况，为进一步提高整机热效率提供理论指导。

催化型颗粒物捕集器（CDPF）是控制发动机颗粒物排放最有效装置之一。目前最为广泛商用的CDPF装置采用贵金属Pt-Pd基作为主要活性组分，成本昂贵。为了探索低成本、高活性CDPF催化剂，本文在Pt-Pd基CDPF催化剂中掺杂不同比例的镧系金属元素Ce和La，采用热重分析方法，揭示了掺杂元素、掺杂比例对碳烟催化氧化特性和反应动力学的影响机制。试验结果表明，Ce的掺杂不利于提高Pt-Pd催化剂的活性。在Ce掺杂的情况下，随着Ce掺杂量的增加，碳烟转化率和低温活性降低，碳烟起燃温度和活化能均提高。相反，La掺杂后碳烟氧化活性显著提高。随着La掺杂量从5%增加到20%，在低温下，碳烟转化率和氧化速度下降，T10由低到高排序为PPL-5% 查看

研究了在类排气条件下，碳烟非催化与催化氧化过程中的孔结构演变规律。首先，催化剂CeO2的加入有效提高了碳烟的氧化活性，降低了碳烟的三种特征温度。其次，CeO2的加入改变了碳烟的氧化模式；在非催化氧化过程中，碳烟由于多点氧化形成多孔结构，产生的介孔促进了氧气的扩散，大孔减少了碳烟颗粒的团聚程度；在催化氧化过程中，碳烟转变为接触氧化，在氧化前期产生大量孔隙，而在氧化后期被CeO2颗粒填充，进一步形成紧密接触。此外，无论是否加入催化剂，碳烟氧化过程中的产生的孔的粒径都大幅度降低。

为了在高原条件下，得到某V16型柴油机最佳设计方案，先利用GT-Power软件建立该机型的一维仿真模型，分析高原环境对柴油机的性能影响，后提出两级增压方案以达到所设计的柴油机要求，继而提出两低压级一高压级和两低压级两高压级两种两级增压方式，并在环境压力为61kPa，温度为-5℃的条件下，将两种两级增压方式做对比，分析后选择两低压级一高压级增压方式为最终增压设计方案。