船舶双燃料发动机技术以其良好的排放性逐渐得到原来越多的应用，但其尾气中甲烷排放较多，亟待解决，等离子体技术常应用于甲烷处理中，但等离子体处理中甲烷转化的选择性和NOX的生成问题却没得到重视。本文以船用低压双燃料发动机逃逸甲烷为研究对象，以低温等离子体技术为基础，设计了圆筒型介质阻挡放电反应装置，对等离子体处理甲烷的反应过程进行了研究。发现增大电源功率可以有效提升甲烷转化效率，降低CO选择性，但NOX生成量大幅增加，在甲烷转化效率方面，与等离子体协同效果最好的是Pd/Al2O3催化剂，Pd/ZSM-5催化剂与前者相差不多，但在氮氧化物生成量方面，表现较好的是Pt/Al2O3催化剂和Pd/ZSM-5催化剂，升高气体流量会降低甲烷转化效率和NOX生成量，提升CO选择性。

为了解决被动氮氧化物吸附（PNA）脱附NOx的温度区间和选择性催化还原捕集技术（SDPF）起燃温度窗口存在间隙、导致NOx泄露问题，建立了“PNA+SDPF耦合（电加热催化器）EHC”新型技术路线，并在冷启动+中高温复合工况、WHTC工况下进行了实验验证。结果表明，EHC耦合在DOC后比耦合在DOC前具有更高的NOx转化效率，SDPF入口温度达到180 ℃仅用时76 s。NOx的吸附量随着PNA催化剂负载量的增加而增大，1号、2号和3号PNA的NOx吸附时长分别达到了132 s、158 s和171 s。EHC的升温能力随着EHC功率的增加而增大，3号和4号EHC的升温能力较强，同时在特定的启停策略下二者能耗比较接近，4号EHC对应的冷启动工况下NOx平均转化效率为95.2%。在WHTC工况下，NOx排放为53.6 mg/kWh，相比于国六b WHTC限值降低了88%以上。为未来超低排放技术进行了理论和实验论证。

喷射装置作为燃气缸内喷射系统的终端执行部件，它的喷射性能对内燃机的燃料混合及燃烧存在重要影响。本文利用计算流体力学软件FLUENT对喷射阀门最大升程时的瞬态射流的变化规律进行研究，探究阀门振动幅值、振动周期、振动次数等因素对喷射装置瞬态喷射特性的影响。研究结果表明：阀门振动引起的喷射装置喉口近场压力波动是阀门流量波动的成因；阀门振动幅值、振动周期与其造成的阀门流量波动大多呈线性关系，阀门振动次数对流量波动几乎无影响。

基于一台三缸1.5L混动专用发动机，研究了单火花塞、被动预燃室及三火花塞三种不同点火方式对发动机高稀释率下燃烧和排放特性的影响。结果表明：在高滚流条件下，采用预燃室点火所能实现的稀燃极限相比单火花塞更低，且油耗和NOx原始排放更高。采用三火花塞可有效拓展稀燃极限，进而实现明显更优的发动机性能。随着空气稀释增加，采用预燃室对燃烧相位的改善逐渐减弱，且其滞燃期和燃烧持续期增加更为明显。相比之下，三火花塞点火可同时有效缩短极稀混合气条件下的滞燃期和燃烧持续期。采用研究法辛烷值（RON）92的燃油时，三火花塞可实现45.06%的最高有效热效率，采用RON100燃油以及进一步采用电动增压器时，最高有效热效率可分别提升至45.63%和47.04%。

传统半导体/金属有机框架（MOFs）混合光催化剂由于多孔疏松的表面环境成为了提升太阳能利用率的备选材料。在这里，我们报道了一种在太阳光驱动下具有高效CO2还原能力的复合纳米光催化剂，即ZIF-8@TiO2-NBS，通过纯锐钛矿相的TiO2纳米带，利用超声合成法在外部装饰沸石型咪唑酸盐框架-8（ZIF-8），调控二者的比例获得。得到的复合材料得到了优异的比表面积和稳定的介孔结构，在太阳光下得到了优异的CH4产率和选择性。通过XPS和原位红外测试进一步提出，ZIF-8@TiO2-NBS明显增强的光催化活性不仅仅来源于优异的表面结构，而且ZIF-8和TiO2的复合，使得电子云发生偏移，产生了部分氧空位缺陷；ZIF-8与TiO2间的相互作用明显促进了光生载流子分离以及ZIF-8/TiO2复合催化剂相较于TiO2无论是在黑暗吸附还是光照反应阶段均具有更多且强度更高的关键反应中间物种（*COOH）。这项工作表明了MOFs与传统半导体光催化材料的复合存在广阔的前景，为进一步改善光催化剂的选型设计提供了理论指导和数据支撑。

本文基于一台13L商用车用重型涡轮增压6缸内燃机设计开发的低压直喷氢内燃机通过对5缸断缸处理实现单缸运行。探究了氢内燃机部分负荷下燃烧特性与燃烧稳定性，开展了当量比、喷射正时和点火正时对缸内直喷氢燃料的点燃烧特性和稳定性影响研究．研究结果表明：随着负荷的降低，平均指示压力循环变动系数逐渐增大，当平均指示压力IMEP低于5bar后，氢气喷射绝对量的降低导致混合气难以点火使得气缸中的循环变动系数超过工程限值（3%），内燃机工作不稳定．通过对循环变动量较大的工况点的过量空气系数、喷射正时和点火正时进行扫点试验研究，结果表明无法有效降低循环变动量至限值内。研究结果有助于深入理解低压直喷氢内燃机低负荷下的燃烧特性并为提高低负荷燃烧稳定性的研究提供重要理论指导。

依据一单缸风冷柴油发动机搭建了发动机台架，在不同掺混比的甲醇/生物柴油、不同柴油发动机负荷和发动机转速下采集甲醇/生物燃料混合物燃烧颗粒物。使用粒径光谱仪和比表面积和孔径分布分析仪对甲醇/生物柴油颗粒物的结构特征进行了测量

围绕柴油机颗粒的微观力学性能，针对不同EGR废气组分和温度条件下产生的颗粒，采用颗粒粒径分析仪和原子力显微镜等分析手段，研究了颗粒粒径、数量和质量浓度的变化规律，探讨了EGR废气组分和温度对颗粒弹性模量、团聚力大小和主要作用形式等微观力学性能的影响。研究结果表明，随着EGR废气温度升高，核模态颗粒总数量浓度变化不大，积聚态颗粒总数量浓度有较大幅度增加，颗粒的弹性模量逐渐增大，结构刚性逐渐增强，颗粒间的团聚力逐渐增加，团聚力作用的主要形式由液桥力逐渐向范德华引力转变；与引入废气时相比，分别引入N2和CO2时，颗粒间的团聚力分别主要以范德华力和液桥力形式存在；废气中的N2是导致采用EGR后积聚态颗粒粒径增加、数量和质量浓度升高、结构刚性和团聚力增强的主要气体成分，废气中的CO2可以显著降低积聚态颗粒排放数量和质量浓度、降低颗粒的结构刚性和团聚力。

本文基于重叠网格方法，建立了齿轮相互啮合运动的CFD体网格旋转运动过程，通过采用VOF多项流CFD仿真分析方法，对某混动变速箱在串联-发电-前进模式、变速箱姿态水平工况下的飞溅润滑进行了仿真分析，同时对变速箱内的齿轮齿面润滑和轴承外圈内表面润滑进行了评价。对于优化前混动变速箱内飞溅润滑CFD的结果进行分析发现，驱动电机齿轮齿面和右侧轴承外圈、发动机右侧轴承外圈、中间轴右侧轴承外圈的内表面润滑较差，均不满足润滑仿真的评价指标。通过优化混动变速箱结构与布置，例如甩油槽结构、减油块结构、油盒布置等改善措施，优化后混动变速箱内所有传动轴齿轮的齿面润滑和所有传动轴轴承外圈的表面润滑均满足润滑仿真的评价指标，同时混动变速箱内的所有传动轴的搅油功率总和下降了42.2%。最后，混动变速箱结构优化后方案的齿轮齿面和轴承外圈内表面润滑改善情况在混动变速箱润滑试验中通过内窥探头观测和记录的方式得到验证。

基于一台压燃式发动机建立了数值模拟平台，对具有不同煤基合成柴油（coal-to-liquid，CTL）质量分数的柴油/CTL混合燃料燃烧过程进行了三维数值模拟研究。结果表明，随着CTL比例的增加，燃烧过程中低温反应阶段OH质量上升的速度增加，导致低温反应进程加快，着火提前，滞燃期缩短。CTL比例较高的燃料具有较低的预混燃烧比例、较慢的燃烧速度与较低的燃烧温度。CTL对碳烟生成的影响机制主要体现在燃料组分和预混合燃烧比例方面。一方面，由于燃料组分中没有芳香烃，燃用CTL时碳烟前驱物苯随时间的变化规律呈现出单峰特征，而不是燃用柴油时的双峰特征，芳香烃在碳烟生成过程中的作用被削弱，因此与柴油相比，CTL显著地降低了碳烟排放。另一方面，CTL比例较高的燃料更多地参与扩散燃烧，着火发生后缸内存在较多的局部过浓区，导致在CTL质量分数为60%情况下的碳烟排放高于质量分数为30%时的碳烟排放。此外，CTL较低的燃烧温度有助于降低NOx排放。