为探究甲醇/柴油双燃料发动机的排放特性及柴油氧化催化器(Diesel oxidation catalyst, DOC)对甲醇/柴油双燃料发动机排放的影响，在最大转矩转速1600r/min不同负荷下，试验研究了不同甲醇替代率和负荷对甲醇/柴油双燃料发动机碳氢化合物（Total hydrocarbon,THC）、一氧化碳（Carbon monoxide,CO）、甲醇(MeOH)和甲醛(HCHO)排放性能的影响规律，以及加装DOC后双燃料模式和纯柴油模式下THC、CO、甲醇和甲醛排放差异，并评估了国六稳试验态循环（World harmonized transient cycle, WHSC）下DOC对甲醇/柴油双燃料发动机THC和CO的转化效率。试验结果表明：在最大转矩转速1600r/min，30%、60%和90%负荷下，随着甲醇替代率增大，THC、CO、甲醇和甲醛的比排放均增大，并且在30%负荷下增幅较大；双燃料模式下随着负荷增大， THC、CO、甲醇和甲醛的比排放均降低，但均高于纯柴油模式，在30%负荷下甲醇替代率为10%时，这四种排放物分别比纯柴油模式增加了90%、89%、99%、98%；加装DOC后能够显著降低双燃料模式下THC、CO、甲醇、甲醛的排放，对四种排放物的催化转化效率均可达95%以上，甲醇和甲醛基本可以实现近零排放；WHSC循环下经过DOC的氧化后，THC和CO排放均能够满足国六排放法规要求

低碳环保的发展理念与日益严苛的排放法规对柴油机节能减排提出了更高的要求，由于在采集双燃料发动机排放物的实际工作过程中，传统的人工标定方法需要耗费大量的时间与经济成本。运用神经网络模型预测发动机排放浓度为解决这一繁琐工作提供了新的思路，而为了解决BP神经网络模型在预测中出现的收敛速度慢和容易陷入局部最优等问题，提出采用遗传算法全局搜索最优的特性来优化BP神经网络模型（GA-BP模型），使模型具有更好的适应性和收敛性。以甲醇/柴油双燃料发动机排放数据作为样本，选取负荷率、替代率、EGR率、预喷角度和主喷角度5个影响因素作为输入向量，以污染物NOx排放浓度作为输出向量，建立GA-BP预测模型。采用GA-BP模型和BP模型对测试样本进行仿真预测，把预测结果与实际值进行对比，并分析误差情况。结果表明：GA-BP模型有效地提高了BP模型的网络性能、收敛速度以及预测精度，在双燃料发动机排放预测中具有一定的应用前景。

为探明柴油机活塞在热-机耦合负荷作用下的疲劳寿命，以某型号高强化柴油机为研究对象，在活塞温度场试验的基础上，建立活塞流固耦合热疲劳寿命预测仿真模型，采用单因素扫值法和响应面法分析研究了内冷油腔距活塞顶面距离、燃烧室喉口圆角半径、销孔直径、内冷油腔喷嘴直径和喷油压力以及活塞表面粗糙度6个参数对活塞疲劳寿命的影响。研究结果表明：喉口圆角半径对热疲劳寿命影响最大，销孔直径影响最小，随着圆角半径的增大，热疲劳寿命最多增加了26.5%。6个参数的相互作用对活塞的热疲劳寿命均有显著影响。

“双碳”背景下，我国急需能源结构优化和调整，氢气作为“零碳”燃料，发展氢能有利于能源加速向绿色化、低碳化方向转型，尤其是将其应用在碳排放占比较大的发电和交通运输领域。随着风电、光电等绿色产业的发展以及高压储氢、管道运氢的技术不断成熟，相关配套产业迎来高速发展期，预计2030年，氢能从成本和使用便利性上开始形成对传统化石燃料的强有力竞争。氢内燃机和氢燃料电池技术是氢能利用的两大技术途径，而前者背靠传统内燃机工业体系，可快速实现产业化，且对氢气纯度要求不高，尤其在成本方面明显低于后者，因此，氢内燃机是氢能利用的最佳途径。目前，国内外最新开发的采用缸内直喷路线的氢内燃机热效率可稳定达到42%以上，最高达到46%。在NOx排放方面，常用工况λ控制在1.8以上可实现欧六排放水平。对于氢内燃机开发，涉及进排气道、燃烧室、气门型线、水套、氢气喷嘴的匹配和落点、喷氢策略等多方面的优化。采用CFD仿真手段是进行方案优化的有效途径，但由于氢气喷射处于超临界状态，CFD结果的准确性需要采用纹影、激波管、燃烧分析等手段进行验证和方法总结。通过上述手段分析发现：喷氢过程的浮升力、重力不可忽略，不同成分的组分输运数据需要分开定义，网格进行细化方可捕捉马赫环现象，多孔喷嘴的孔间距不能过小，否则气流引发不稳定干涉，喷氢时刻越靠前（但不早于IVC）、喷氢脉宽越短，大负荷缸内混合均匀性越好，但对于小负荷和怠速应降低喷氢压力和降低稀燃程度来改善怠速稳定性和循环波动。诚然，目前氢内燃机开发仍面临一些技术问题，比如氢气喷嘴的可靠性（主要是磨损和泄露）、以及机油乳化、标定控制完善等问题，但这些问题随着优化验证工作的推进很快就会改善，工业界有足够的信心将氢燃料内燃机从技术研发变成成熟产品。

为提高柴油机热效率，对柴油机燃烧系统进行优化，分别从燃烧室型线优化和油嘴参数优化两个方面改善柴油机热效率。基于数值模拟指导燃烧室与喷油器优化匹配，设计了5种深度，2种类型，3种压缩比燃烧室型线，配合不同正时、喷射夹角进行DOE仿真，并推荐较优方案进行试制加工和试验验证。计算结果表明：在爆压设计边界250bar内，高压缩比对IMEP改善较为明显；喷油器的喷射夹角设计为150°比原机147°时IMEP有改善；冷EGR燃烧系统方案设计中，双卷流类型燃烧室综合表现较好。对3种推荐型线方案进行试验验证，结果表明：计算预测的燃烧室形状、油嘴夹角的影响与试验趋势基本吻合。

某型国六柴油发动机在投放市场后，经常发生碳氢喷嘴堵塞的故障，导致车辆后处理DPF无法主动再生，需要进服务站维修，用户抱怨极大。本文从碳氢喷射系统结构及原理出发，结合故障现象及返回件的拆解分析，锁定了故障原因，制定了解决方案。

针对火花辅助汽油压燃（SAGCI）燃烧在中低负荷时存在压升率高、燃烧可控性差的问题，通过试验研究喷油策略对改善SAGCI燃烧性能的影响，主要结论如下：SAGCI在较低进气压力时，由于燃烧放热速度快，存在压升率高、燃烧可控性差问题，需要在极高的进气压力下才能实现稳定燃烧；两次喷射策略是降低中等负荷SAGCI燃烧的最高压力升高率（MPRR）的有效手段；采用两次喷射之间点火的两次喷射策略能够有效降低MPRR和改善热效率，拓宽SAGCI稳定燃烧的喷油和点火时刻范围，同时降低稳定燃烧对进气压力的需求

通过汽油机氧化催化器（GOC）、汽油机颗粒捕集器（GPF）和选择性还原催化器（SCR）及其恒和尿素喷射系统的后处理排放控制技术，在一台符合国六B排放法规的2.0L汽油机基础上，在不同的汽油机稳态工况点（即不同催化器入口温度），调节汽油机的空燃比（AFR）为14~19以模拟汽油机的稀薄燃烧，测试后处理系统单元GOC和SCR对各个气体排放污染物如CO、THC和NOx的转化效率等试验。研究了稀燃汽油机排气氛围中，GOC对CO和THC的转化效率，GOC对NOx的转化效率，主动SCR后处理技术对NOx的转化效率等。结论表明这套后处理催化器对CO和THC的转化效率整体上达到99%；主动SCR后处理排放控制系统对NOx转化效率达到98%以上，初步试验证明这套后处理催化器配合尿素喷射系统可以满足稀燃汽油机的排放后处理要求。

为了解决转速闭环控制中比例-积分-微分控制（PID）算法控制参数调节严重依赖操作人员经验的缺点，在转速闭环控制的基础上使用深度决定性策略梯度算法（DDPG）以提升发动机转速控制性能。对此问题，首先以YC6K高压共轨柴油机为结构原型，搭建了氨/柴油双燃料发动机实时仿真模型作为被控对象。然后将DDPG算法应用到了发动机转速PID控制的参数自整定过程，优化了目标转速加减速过程的跟踪效果。最后搭建了基于NI软硬件设备的半物理仿真平台，并对比了两种算法在稳态与瞬态控制中的控制效果，进一步说明了DDPG-PID算法在发动机转速控制方面的优越性。

将制备的NiCo2O4电极进行电化学性能测试，结果表明NiCo2O4电极活性材料通过准可逆的氧化还原反应进行储能，表现出良好的电化学性能；进而使用Simulink仿真模拟了非对称超级电容器单体的放电过程，并使用AVL CRUISE仿真计算了超级电容器-锂离子电池复合储能系统的电动汽车的行驶过程。结果表明汽车在WLTC循环工况下的最大电池功率为38.0 kW，行驶时间为4.9 h，续航里程为224.4 km，相比单独的锂离子电池储能系统最大电池功率减小了31.3%，续航里程提高了11.4%。超级电容器在复合储能系统的电动汽车中起到了平衡电池功率和提高续航里程的作用。