本文以低速二冲程低压喷射发动机RT-flex 50DF为模型，基于数值仿真方法，利用CHEMKIN中的零维发动机模型以及三维仿真平台CONVERGE对氨裂解条件下氨-柴油双燃料船用低速发动机的燃烧与排放进行研究。结果表明：氨裂解气的通入会促进发动机缸内的火焰传播，增强了射流火焰强度以及主燃烧室内的燃烧状况，使预燃室引燃油着火与主燃烧室燃烧延迟期缩短，放热重心前移，燃烧持续期缩短。同时，通入裂解气会降低未燃NH3排放，促进NOx生成。裂解比10%的工况下，NO增长近60%。此外，由于氨裂解引入了H2，排放物质中出现了一定量的未燃H2。因此，应进一步优化氨裂解气的比例，在降低未燃NH3、H2排放的同时减少NOx生成。

通过CFD仿真分析的方法，对某筒式产品的旋流管与金属丝网组合的尿素混合器性能进行评估。喷嘴位置距金属丝网上端面的距离，直接影响喷束的发展过程以及喷束的着壁位置及着壁时间，从而影响气流与尿素溶液的混合程度，进一步的还会影响产品的结晶风险。分析结果表明：随着流量的增大，相同结构金属丝网背压显著增加。相同流量下，随着金属丝网的下移，丝网前端面速度分布均匀性变差，且金属丝网压力损失占混合器总压力的比值减小；综合考虑流速、温度及压力分布等多方因素，可以判定该结构下金属丝网中心位置结晶风险高于边缘。

使用基于小样试验数据建立的一维DOC化学反应动力学模型来拟合发动机台架瞬态试验数据，发现模型预测结果较差，结合国内外学者的相关研究并综合分析模型可能存在的问题，通过修改反应抑制项表达式、合理设置影响扩散传质的参数、增加低温大分子碳氢化合物的吸附脱附机理三种方法对模型进行合理优化，然后根据CO、HC、NO2气体的两种评判指标评价原模型与优化模型，最后结果表明：本文提出的三种优化方法对三者反应的模拟结果均有很好地改进，优化后模型能较好地预测DOC后端各气体浓度的大小以及变化趋势，提出的优化方法对使用DOC稳态模型来拟合瞬态试验数据的标定过程具有一定的参考意义。

以某2L柴油机为研究对象，就如何降低内燃机碳排放以及如何满足下一阶段氮氧化物排放的实现方法进行了试验研究，一方面论证了提高主喷提前角及爆压对碳排放的影响；另一方面分析了采用紧耦合SCR催化剂以及两级尿素喷射系统的技术路线实现超低氮氧排放的可行性。经多轮试验结果统计，在无碳排放进一步降低需求情况下，通过尿素双喷策略可以满足NOx尾管0.12g/kwh的法规阈值；而在法规循环中降低约1%碳排放情况下，则双喷策略可以满足NOx尾管0.23g/kwh的法规阈值。试验结果表明：单纯以提高爆压手段实现柴油机的降低碳排放目的会极大增加后处理SCR的工作负担，影响超低NOx排放的工程目标实现。

混合动力汽车是降低整车CO2排放和污染物排放的有效解决方案。提升混动发动机热效率，并扩大常用工况高热效率区域，可以有效降低整车燃油消耗。根据混动平台动力需求，开发了一款2.0T高效稀燃混动专用发动机。该发动机采用高压缩比，大程径比和深度米勒循环，同时采用高滚流气道方案，实现了过量空气系数1.8的超稀薄燃烧。结合先进的燃烧系统和降摩擦设计，该发动机实现了44%的有效热效率。同时，41%以上热效率区域覆盖了转速从1000rpm到4000rpm的混动运行常用工况点，确保了出色的整车燃油经济性。此外，高效稀燃发动机还实现了115kW的最大功率和240Nm的扭矩平台，保证了混动系统的动力性需求。

国六排放法规中，对汽油机有严格的PN排放限值（6×1011#/km）。通过一台DMS500颗粒粒径测试仪，对一台涡轮增压缸内直喷汽油机排放的颗粒物粒径分布进行了试验研究，研究了工况（负荷、转速）以及喷油策略（喷油压力、二次喷油比例、二次喷油结束时刻）对颗粒物的粒径分布特性和数量浓度排放的影响，结果表明：在1500r、15bar工况，50MPa喷油系统的采用对PN降低明显，多次喷射能够降低聚集态颗粒，喷油压力提高到50MPa后，有效降低了各粒径段颗粒。使用50MPa三次喷射策略，在油耗稍有提高的基础上，PN较原机下降41%。

为实现汽油HCCI在中高负荷下的高效燃烧，本文基于数值模拟的方法研究了油气混合过程对燃烧特性的影响，发现喷油时刻及喷油角度的选择直接影响到附壁油膜的厚度及混合气的均匀性。三维仿真结果可知，半开阀喷射在气流作用的带动下更有利于形成适当的混合气浓度及温度分布；喷油角度应与进气道结构相结合，在55°的喷油角度下，缸内实际进油量及燃烧状况均为最优。通过分析气道及缸内的流场变化，提出不对称喷油（油量）的方式更有利于组织理想的均质混合气，减少局部浓区，降低压力升高率。研究结果表明，在低㶲损失热力学边界条件下，合理组织混合气分布状态是实现汽油HCCI高效燃烧的有效路径。

通过配制不同Ce/Zr含量的Cu/ZSM-5催化剂浆液，制备了0%~10%M/Cu/ZSM-5（M=Ce、Zr）催化剂载体小样。研究了Ce/Zr含量及Ce、Zr共负载对Cu/ZSM-5分子筛催化剂NOx净化效率的影响。同时，采用NO-TPD实验分析了催化剂表面NOx活性吸附能力。结果表明，添加Ce、Zr有利于提升Cu/ZSM-5催化剂NOx催化还原效率，其中，8%Ce/Cu/ZSM-5催化剂在全温度范围内对NOx催化效率的提升作用最大，且其还具备提升NH3浓度进一步提升NOx催化效率的潜力；Zr的添加可以明显提高催化剂低温反应活性，而对高温催化效率的提升作用较小。Ce、Zr共负载的6%Ce/2%Zr/Cu/ZSM-5催化剂可以有效提升NOx催化反应效率，其在300℃以上的催化效率较略低于8%Ce/Cu/ZSM-5催化剂，但仍高于Cu/ZSM-5催化剂，同时，Zr的添加可以提高催化剂的抗老化能力。

试验和数值研究了进气压力、转速、多脉冲喷油定时对重型柴油机中负荷预混燃烧和排放的影响。结果表明：其它不变，进气增压使得高温着火时刻提前，但稀混合气质量分数明显提高，浓和过浓混合气质量分数均明显降低；指示热效率提高，燃烧损失减小，但壁面传热损失和排气损失均增大。其它不变，转速提高使得高温着火时刻推迟，过浓混合气质量分数降低；NOx、碳烟、CO和UHC排放均降低；指示热效率升高，燃烧损失降低，排气损失升高。其它不变，多脉冲喷油定时推迟使得混合时间缩短，过浓混合气质量分数提高，初始碳烟生成量增加，但在混合空间和燃烧温度的共同作用下，最终碳烟、CO和UHC排放均降低，NOx排放变化不大；指示热效率升高，燃烧损失降低，排气损失升高。

基于一台增压直喷式发动机的试验台架，研究了在稳态工况下的原机颗粒物排放以及不同碳载量对于GPF（gasoline paticulate filter）性能的影响。结果表明，原机PN（paticle number）排放呈现双峰分布的规律，不同转速和负荷下，PN峰值粒径变化范围不大，由小负荷过渡到中负荷时，PN总排放量下降；GPF背压同发动机工况和碳载量密切相关，随着GPF碳载量上升，GPF背压和压降增大，转速和负荷上升时，GPF背压和压降上升趋势变快；不同碳载量下GPF对于PN过滤效率理想，达99%以上，GPF中碳载量维持在中等水平有助于过滤效率的提高，但过高碳载量反而造成GPF过滤效率的降低。