近年来，液化天然气（LNG）作为一种清洁燃料在船舶动力行业得到了广泛的应用，但低压LNG双燃料发动机存在甲烷逃逸问题，且甲烷的全球变暖潜势较高，因此在低压LNG发动机上安装甲烷后处理装置是十分必要的。本文应用发动机性能仿真软件程序，建立低压双燃料发动机与甲烷后处理装置仿真模型，探究甲烷催化氧化装置内流场、温度场、甲烷浓度场以及压力场的分布特性。研究发现，甲烷后处理系统内气体扰动主要发生在扩张段与收缩段，反应段流速明显降低；排气气流在反应器入口处的温度小于出口处的温度，且装置内温度从中央向四周递减；甲烷浓度由入口向出口处递减，且负荷越低，甲烷转化率越高；装置引起的排气背压在100%负荷时为1.19kPa，压力损失集中在扩张管段。

在当量比为0.5、1.0和2.0、压力为0.14和1.0 MPa、温度为1250~1980 K条件下，利用激波管试验平台测量了氨/乙醇混合气的着火延迟期(IDT)，其中乙醇占总燃料的摩尔分数分别为：0、5%、10%和30%。提出了一个新的氨/乙醇模型(NH3-E)，验证了该模型能够可靠预测试验结果，并利用该模型进行了化学反应动力学分析。研究发现，乙醇对氨的着火延迟期起到显著的非线性促进作用，掺混比为5%(摩尔分数)的乙醇可以使氨/乙醇混合气的着火延迟期缩短65%以上；乙醇早期的消耗迅速产生大量活性自由基是促进氨燃烧的关键因素；随着乙醇的掺混比增加，乙醇被脱氢反应消耗的贡献率增大；添加更大比例(30%)的乙醇，CH3在自由基池中浓度增加与NH2发生反应将产生剧毒物种氰化物。

高压共轨系统使得内燃机喷油灵活可调，有多种喷油模式的选择。喷油策略对柴油机经济性和排放性的影响尤为显著，研究不同的喷油策略能够使得柴油机在保证动力性和经济性的前提下，满足日益严苛的排放法规要求。本文通过GT-Power模型仿真试验，研究了不同预喷油量的组合对柴油机动力性、经济性、燃烧特性和排放特性的影响。结果表明：相比于传统单次喷射而言，采用多次喷射策略实现PPCI燃烧模式下，燃油消耗率会略有增加；预喷油量过少不会进入PPCI燃烧模式，预喷油量过多会导致压缩负功增加，动力性下降严重；在所分析机型中，预喷油量设置为10mg左右时，可以使发动机进入PPCI燃烧模式，此时，燃油消耗率虽略有增加，但主机NOx排放下降明显。

分析基于模型预测控制方法实现船用柴油机PPCI燃烧模式转速闭环控制的研究，并针对此MPC控制器，设计了LSTM预测模型用以预测柴油机动态变化。针对实际工程中存在的约束条件，基于状态空间方程，使用二次规划方法在控制器求解过程进行设计和优化。在Matlab/Simulink环境下进行的仿真实验中，证明了MPC控制器具有较好的控制效果，在空载情况下柴油机转速调节超调量极小，且空载情况下响应速度提升了58.5%，变载荷工况下最大载荷响应速度提升了51.1%，有效提高了系统的响应速度和鲁棒性。

等离子体-催化协同作用不仅可以降低催化温度，而且能够实现碳基燃料转化体系中的低温活化、低能耗、高收率及其高选择性。研究者们针对等离子体催化协同 CH4/CO2 干式重整开展了一系列的基础和应用研究工作，取得了丰富的研究成果，但是，等离子体的非平衡激发效应对 CH4/CO2 催化重整的促进机制以及对表面反应动力学的强化作用等方面的研究却十分缺乏。本文针对等离子体辅助催化CH4/CO2干式重整开展实验研究，旨在探究等离子体辅助CH4/CO2催化重整中等离子体-催化剂之间的协同作用。首先，搭建非平衡等离子体催化剂协同甲烷干式重整实验平台，制备Ni/SiO2催化剂，通过调整外加电场大小，分别开展热场、静电场、等离子体不同外场辅助下CH4/CO2干式重整实验研究。其次，基于稳态产物测量分析，对非平衡等离子体-催化剂协同中的热、电场以及非平衡分子激发效应进行解耦。然后，基于XRD、H2-TPR、XPS测试结果对甲烷干式重整过程中的催化剂进行表征。研究结果表明，热效应、电荷传输效应以及非平衡分子激发效应是等离子体催化协同过程中的三个重要的影响因素，其中非平衡分子激发是等离子体和催化协同的决定性因素。研究结果同时表明，在等离子体辅助CH4/CO2催化重整中存在催化剂还原行为。

氢作为无碳能量载体，燃烧不会产生任何碳排放，为目前全球环境问题和燃料消耗提供了解决方案。氢气作为低密度可压缩气体，自身的喷射特性会影响氢内燃机混合气的形成。本文基于纹影系统研究了不同喷射压力、不同环境压力和不同的喷射方向对氢气射流发展的影响。通过matlab程序对纹影图像进行处理，并进行分析。结果表明：氢气喷射进入氮气环境中，所受的重力与浮力并不平衡，浮力对射流的影响随着时间更加明显。喷射压力和环境压力的改变也会显著影响氢气射流的发展。

提出一款新型甲醇发动机架构。为实现发动机碳中和，基于传统发动机结构提出主缸和副缸组合工作、分级燃烧方案，主缸将内燃兰金循环与甲醇缸内活化重整融为一体，副缸既是主缸燃烧做功过程的延续，也是主缸燃烧不完全产物的后处理器；基于工程热力学和发动机基本原理，运用文献研究法，探析该新型发动机的工作机理，剖析其工作性能，论证该方案可行性，指出：该发动机热功转换效率高，可实现近零污染排放，若使用电子合成燃料能实现发动机碳中和。

轴系扭转振动控制技术是一项传统的技术，随着十九世纪末柴油机的问世，建立并逐步形成了较为全面的控制方法，得到了广泛的应用。通过系统的调研分析，总结了内燃机轴系扭转振动的计算分析、测试与校准、衡准、控制方法，以及扭振减振器优化设计、扭振监测诊断与智能控制、新型扭振减振与传动装置等研究进展。

采用浸渍法将In负载于H-SSZ-13分子筛中，通过催化剂活性评价系统研究了In负载量对H-SSZ-13分子筛NOx/CH4-SCR净化效率的影响规律。结果表明，添加In能够明显提高H-SSZ-13分子筛型催化剂的CH4-SCR反应催化活性， 15%In-H催化剂有较好的CH4-SCR反应催化性能，在550℃达到87.32%的NOx转化率峰值。此外，利用XRD、SEM技术探究了催化剂样品的物化特性。发现In的添加量几乎不影响SSZ-13型分子筛的CHA结构；而随着In添加量的增加，H-SSZ-13分子筛表面的In2O3物种颗粒数量也逐渐增加并形成团簇。利用XPS分析In的负载量对In赋形状态的影响，发现浸渍法制备的In改性催化剂中存在InO+及In2O3两种赋形状态。通过制备纯In2O3进行活性评价实验可知In2O3对NO转化没有明显作用，但促进CH4的氧化反应，导致CH4在高温CH4-SCR反应中的利用率下降，对CH4-SCR反应催化性能产生不利影响。因此，15%In-H 催化剂中InO+含量和InO+：In2O3峰面积比的同时提高促进了CH4-SCR反应，特别是高温反应中NOx转化效率的提升。

非道路四阶段排放法规正式实施时间已经公布，电控分配泵EVP系统在T3阶段已经在37kW以下发动机上广泛应用，为了提高EVP系统在市场应用过程中可能存在的问题，急需对标竞品系统，优化策略，使系统能够满足非道路四阶段的使用要求。其中最重要的是性能与烟度的优化，针对这两项重要指标，企业进行了专项策略研究，并通过一系列验证，证明该方案可行。