在燃油喷雾的仿真模拟中，Kelvin–Helmholtz（KH）Rayleigh–Taylor（RT）喷雾破碎模型有着广泛的应用，而KH-RT模型中有着五个重要模型参数，固定的默认取值很难满足不同工况下的喷雾贯穿距预测。研究以柴油喷雾模型参数的经验公式为基础，考虑到不同燃油物理性质的差异，对于影响力突出的模型参数C_b的经验公式进行了改进，并且分别对与柴油物性存在差异的几种不同燃油包括汽油、二甲醚（DME）、生物柴油与甲醇进行了仿真结果验证。结果表明，改进优化后的C_b经验公式对于不同种类燃油喷雾发展有着良好的预测性。

本文以柴油机选择催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)后处理系统为研究对象，以降低NOx排放和NH3逃逸为控制目标，提出一种基于模型预测控制的SCR系统控制策略。首先基于连续搅拌釜式反应器原理，结合Arrhenius定理和质量守恒方程，建立非线性SCR催化器化学反应动力学模型。在此基础上，通过模型预测算法(Model Predictive Control，MPC)开发氨覆盖率优化控制功能，根据当前工况实时输出目标氨覆盖率。为实现SCR系统闭环控制，实时获取SCR催化器内部实际氨覆盖率、NOx浓度、NH3浓度，建立非线性SCR状态观测器。最终通过氨覆盖率跟踪控制功能根据目标、实际氨覆盖率计算SCR系统所需尿素喷射量。试验仿真结果表明：与原有SCR控制策略相比，WHTC工况下平均氨逃逸下降超过25%，NOx排放下降超过20%，满足国六法规排放标准，同时尿素消耗量降低5%。

为了解决使用化石燃料所造成的环境污染，并探寻聚甲氧基二甲醚（PODEn）/H2混合燃料的反应控制压缩点火（RCCI）燃烧模式以及燃烧潜力，在一台改装的柴油发动机上进行可行性试验。通过对不同预混能量比以及不同喷油时刻下的发动机的燃烧及排放性能进行分析，结果表明：不同预混能量比的最大缸压基本维持在90 bar，且随着喷油时刻的提前而降低。在较高预混能量比下，NOX排放激增，而CO、HC排放则随着喷油时刻的推迟逐渐降低。同时存在最佳预混能量比以满足热效率与排放的要求。在预混能量比为60-70%时，发动机的排放符合国家排放标准。

电机系统是新能源汽车的主要动力源，电机系统性能直接影响整车经济性、驾驶感受等。扭矩 的准确性以及系统效率的优化依赖于电机与电机控制器的准确标定，电机标定主要包括不同直流电压下各转速扭矩电流模值跟角度的标定，通常情况下需要标定5-6个电压等级的电流map表，通过分析电机的电压方程，扭矩方程，计算各电压等级下电流模值角度之间的数学关系，可以通过一个电压等级的map表换算出其他电压等级的map表。因此只需要标定额定电压的电流map表，其他电压等级通过数学计算，即可完成所有电流模值角度的标定。

由于柴油机工作环境复杂多变，故障信号中包含较多噪声导致诊断率低。为提高柴油机燃油系统故障信号的识别性能，提出基于遗传算法优化变分模态分解（GA-VMD）和能量熵增量-频域互相关系数（EEI-FDCC）准则信号重构的故障诊断方法。首先采用GA-VMD对压力信号进行自适应分解，获得若干固有模态函数(IMF)分量；接着以EEI-FDCC准则进行信号重构，提取重构信号的时频特征，作为故障特征输入最小二乘支持向量机多分类器中进行训练；最后采用训练后的多分类器对测试样本进行故障诊断。实验结果表明，该方法能自适应寻找最优K和alpha组合以及准确地筛选敏感分量，相比于传统方法具有降噪效果好和故障诊断准确率高的优点，适用于不同的工业现场环境下的燃油系统喷油器故障诊断。

本文通过简述某混动汽车在爬坡等高动力性输出工况下，随着进气温度的上升，发动机输出扭矩不稳定，存在SOC无法平衡的问题，而SOC无法平衡带来了带来发动机转速过高，进入加浓状态，车辆油耗上升等问题，仿真分析得到，环境温度以及歧管温度的升高均会对发动机扭矩均有劣化的影响，其中歧管温度对性能的影响是最大的，2000rpm@wot工况劣化达到约25%；高温工况下，发动机爆震倾向加强，点火提前角往后推迟，点火效率的下降是导致发动机出现劣化的主要原因；本文通过软件优化措施，增加一路对温度的点火角修正，避免发动机出现爆震同时能发挥出最大的动力性能，同时通过优化标定控制策略，VVT优化组合，增加扫气率，减少缸内残余废气，在相同的扭矩水平上能够“缓解”增压器的工作负荷，从而降低发动机爆震倾向；以及喷油参数优化，喷油起始角以及喷油比例，点火提前角有(1.5+1.2)度优化潜力。

优化燃料电池系统输出功率的波动，有利于提高其使用寿命和电能质量。以中型燃料电池载货车为研究对象，将小波变换与模糊控制相结合，提出了一种基于实时小波变换的能量管理策略。利用滑动窗口实时抓取工况数据和小波变换分频处理信号的优势构建实时小波变换模型，实现燃料电池汽车运行中整车需求功率的实时分解。依据各动力源的输出特性对整车需求功率进行初级分配，同时为了进一步优化低频功率的流动，采用模糊控制对低频功率信号进行二次分配。为了验证所提出的能量管理策略的有效性，在Matlab/Simulink中建立仿真模型，并与功率跟随型和模糊控制能量管理策略进行对比分析。研究结果表明，所提出的能量管理策略在满足整车需求功率的情况下，相比于功率跟随和模糊控制策略，燃料电池系统输出功率的波动度分别降低38.8%和36.9%，有效地减少燃料电池输出功率的波动，有利于提高燃料电池系统的使用寿命。

针对煤基合成柴油（CTL）预混合燃烧率不足导致微粒质量排放高的问题，本文在一台高压共轨增压中冷压燃式发动机上开展了燃用CTL及其与正丁醇/碳酸二甲酯（DMC）掺混的含氧混合燃料燃烧及排放特性研究，揭示了含氧量、含氧官能团及排气再循环（EGR）对发动机燃烧特征、NOx及微粒排放的影响规律。研究结果表明，燃用CTL/正丁醇含氧混合燃料对大粒径微粒的降低效果明显优于CTL/DMC。当燃料中丁醇掺混比例为30%时，预混合燃烧率相比CTL提高了55.48%，碳烟质量排放降低了68.71%。虽然含氧燃料的掺混会导致NOx排放的增加，但结合EGR联合调控可有效缓解NOx与微粒排放之间的trade-off关系。

为了改善发动机低温燃烧模式下的喷雾撞击气缸壁的蒸发过程，采用了分子动力学模拟方法对不同固液作用系数条件下的燃油液滴撞击具有不同温度、不同表面粗糙度的金属壁面后的润湿、蒸发行为进行了仿真研究。结果表明：当壁面温度低于Leidenfrost温度时，传热速率随温度的升高而加快，当高于Leidenfrost 温度时，壁面传热速率反而下降；不同粗糙度表面的宽深比越低，被壁面束缚的液滴分子越多，气相分子数越少，液滴分子的总能量越低；较大的固液作用系数在减小固液界面单位面积热阻的同时，还会提升液滴的铺展半径，提高传热速率，促进液滴蒸发。

中国已提出二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和的排放控制目标。为达到该控制目标，氢能得到了国家的大力推动。本文针对发动机采用氢能的实现路径进行了分析，根据现有氢能源的制、储、运技术，得出蓝氢会在相当长时间占有较大份额的观点，通过对比交通领域目前氢燃料应用几种技术方案的优劣，提出要抓住氢能源大发展的机遇，展示氢燃料内燃机的优点，以促进氢能产业的协调发展。