为优化高原环境下柴油机的喷油策略，在一台四缸高压共轨柴油机上，采用试验的方法研究了0 km、1 km、2 km海拔条件下，主喷正时、喷油压力对发动机缸压、放热率、增压系统等热力参数及转矩、燃油消耗率等性能参数的影响。试验结果表明：同一海拔下，随着主喷正时的提前，缸压峰值出现的时刻提前且峰值上升，同时缸内最高燃烧温度、涡前排气温度上升，燃烧重心更加靠近上止点，转矩随着主喷正时的提前而升高，有效燃油消耗率呈相反的趋势；高海拔下，较提前的主喷正时利于提高动力性及经济性；同一主喷正时下，随海拔的升高，缸压峰值及放热率峰值降低；海拔变化对中冷前温度、涡前温度及涡前压力影响较大；同一海拔下，喷油压力的小幅度增加对缸压、放热率、最高燃烧温度等热力参数影响不大，输出转矩随着喷油压力的增加而降低。

缸套失圆会导致发动机出现漏气、机油消耗增多、摩擦损失加剧、功率下降和排放恶化等问题，研究内燃机缸套失圆特征对改善内燃机的动力性、经济性以及排放特性具有重要意义。以某高压共轨柴油机干式缸套为研究对象，采用仿真结合测试的方法，对比探究了缸套在热态、热态预紧、热态预紧过盈、热机耦合和热机耦合过盈工况下的综合型线变形特征以及不同变形特征对摩擦损失、窜气量和机油消耗的影响。结果表明，在热态工况下，摩擦损失功最大，为1.09kW；在热态预紧过盈工况下，窜气量最大，为15.71L/min；在热态预紧工况下，机油耗最大，为4.29g/h。在热态工况下施加预紧，摩擦损失功减小，机油耗和窜气量增大，继续施加过盈，摩擦损失功和窜气量增大，机油耗减小；在热机耦合工况下施加过盈，摩擦损失功、机油耗和窜气量均增大。

针对高原环境下柴油机功率下降、经济性恶化等问题，采用大气压力模拟系统及发动机台架，以柴油机动力性为目标，在0m、1000m、2000m和2400m海拔下对柴油机增压压力、喷油提前角、轨压和喷油量进行了协调控制标定。结果表明：在增压器转速、缸内压力、排气温度和烟度限值等限制条件下，通过目标增压压力控制、喷油正时提前、提高共轨压力以及减小喷油量综合控制，能够较大程度恢复高原环境下柴油机动力输出。与0m海拔相比，1000m海拔下的最大扭矩和最大功率分别降低了2.71%和0.57%，最低比油耗和最大功率比油耗分别增大了2.13%和0.51%；2000m海拔下的最大扭矩和最大功率分别降低了6.67%和3.24%，最低比油耗和最大功率比油耗分别增大了4.62%和1.74%；2400m海拔下的最大扭矩和最大功率分别降低了11.16%和10.90%，最低比油耗和最大功率比油耗分别增大了5.62%和2.29%。NOX排放随海拔的变化与发动机工况相关，当转速低于2000r/min时，NOx排放随着海拔升高而降低，而转速高于2000r/min时，NOx排放明显增大。随着海拔升高，柴油机烟度逐渐增大，尤其低速时更为明显。

冷起动性能是影响柴油机高原高寒地区可靠性的重要因素之一。首循环在冷起动过程中起至关重要的作用，其显著影响柴油机的冷起动性能。研究在环境仓和三维仿真中进行了冷起动升速期首循环的喷雾、燃烧和排放特性研究。提出了包含117个反应物和649个反应步骤的正十二烷骨架机理。研究表明由于高原环境下的低介质密度和低环境温度，发动机冷起动性能变差且较难达到稳定怠速状态。实验与仿真结果表明其升速期首循环的喷雾、燃烧和排放特性均明显受到环境温度和海拔的影响。当海拔升高或环境温度降低，柴油缸内雾化和燃烧变得不充分，从而反应释放较少的能量且HC、NOx排放显著升高。通过合理的ECU的优化标定可以改善柴油机高原冷起动性能。

贵金属催化剂对于催化氧化脱除船舶天然气发动机尾气中的CH4具有较好的催化性能。通过湿浸渍法将贵金属Pd负载在预先制备好的LaAlO3钙钛矿载体上得到催化剂Pd/LaAlO3,其在CH4催化氧化反应中表现出较好的热稳定性，在经过1000 oC条件下高温老化100h后，PdO物种仍能够维持高度分散在催化剂的表面，并表现出较好的低温催化氧化CH4性能（T90=394 oC），而传统的Pd/Al2O3催化剂在老化后，其表面的PdO颗粒发生严重的团聚，其对CH4的催化氧化性能也显著恶化（T90=514 oC）。XRD、TEM、Raman、XPS和H2-TPR等表征结果说明负载在LaAlO3载体表面的Pd物种，能够部分进入LaAlO3载体的表层体相中，从而形成较强的金属-载体强相互作用，使得Pd物种在老化过程维持高度分散的状态，并保持以Pdn+ (n>2)高价态形式稳定存在，同时表面伴有较多的吸附氧物种, 从而能够有效促进CH4在低温下的活化过程。

基于台架试验研究对比了柴油机颗粒捕集器（DPF）负载Cs-V基非贵金属催化剂与Pt-Pd基贵金属催化剂对非道路柴油机动力性、经济性和排放性的影响，同时对Cs-V基催化剂壁面和壁内两种DPF催化剂涂覆方式进行了探讨，结果表明：Cs-V基催化剂负载DPF的颗粒减排率低于Pt-Pd基催化剂，但仍可减少94.4%的PN排放和91.7%的PM排放，满足非道路IV阶段限值，并且对气态物CO、HC和NO也有氧化效果。同时，Cs-V基催化剂壁内涂覆的DPF背压和污染物排放均高于壁面涂覆，排放颗粒物的几何平均粒径（GMD）仅有33.3 nm。综合来看，Cs-V基催化剂壁面涂覆的DPF在非道路柴油机上具有较好的应用潜力。

通过自蔓延燃烧法制备了In2O3纳米粉末，分别控制其在不同升温速率下900 ℃煅烧3 h，进一步制备出基于YSZ固体电解质的In2O3混合电位型氨气传感器。实验发现在2 ℃/min下煅烧的传感器性能最优，在525℃下灵敏度达到-61.27mV/decade，TEM结果表明2 ℃/min对应的粒径平均值为70.36 nm。在NH3浓度10 10-6-50 10-6范围内，此传感器感应电势变化值与NH3浓度具有明显的半对数关系，符合混合电位原理。针对该传感器较容易受NO2的干扰，将NiCo2O4作为参比电极可以在很大程度上抵消NO2的响应，改善其选择性。

二氧化碳浓度监测对于精准的碳核算和减排至关重要。采用火焰喷雾热解法(FSP)合成了具有A位缺陷的La1-xFeO3-δ纳米颗粒(x=0，0.02，0.05，0.07，0.1)，并将其作为电阻型CO2传感器敏感材料，系统研究了其在CO2气氛中的动态响应回复曲线。结果表明，在425℃下，基于La0.95FeO3-δ纳米颗粒的传感器对于5%-15%的CO2具有最高的灵敏度和相对较短的响应时间，对于10% CO2的灵敏度S=3.38，响应时间t90=114s。灵敏度的提高可能是由于A位缺陷引起的表面氧空位和高价态B位阳离子的生成。此外，该传感器对NH3、NO、NO2和CO具有良好的选择性，响应重复性佳，但水蒸气对响应仍有扰动。在40%RH和80%RH下，灵敏度分别为2.11和1.73。

柴油机满足近零排放法规需要同时降低颗粒物和NOx的后处理技术，为了提高SCR的入口温度，提高低温低负荷条件下的催化活性和NOx转化效率，减少后处理系统所需的空间，可以直接将SCR催化剂涂覆在柴油颗粒过滤器DPF上，形成选择性催化还原过滤器（SCR-coated on DPF, SDPF），是目前研究的一个技术热点。本文在壁流式钛酸铝载体上涂覆Cu-SSZ-13催化剂，探究了不同催化剂涂覆量（60g/L、90g/L、120g/L）对SDPF性能的影响。结果表明，SDPF入口温度和压降均随着催化剂涂敷量的增加呈现上升趋势。随着催化剂涂覆量的增加，低压降区域朝小负荷方向拓展，高NOx转化效率区域朝发动机的高转速小负荷方向拓展，在发动机小负荷下，催化剂涂敷量的增加对NOx转化效率的提升尤为明显。SDPF可显著降低尾气中的核态颗粒物，PN排放的过滤效率随着催化剂涂覆量的上升呈现先升高后降低的趋势，核态和聚集态PN排放的最高过滤效率分别为98.35%和96.06%。当催化剂涂覆量为90g/L时，颗粒物过滤效率最高，当催化剂涂敷量为120g/L时，NOx转化效率最高。

在一台非道路共轨柴油机上增设一套甲醇喷射系统实现了甲醇/柴油双燃料燃烧模式，基于非道路国Ⅳ排放法规稳态八工况（NRSC）测试条件下，利用尾气分析仪和FTIR对比研究了纯柴油模式和双燃料模式的排放特性，并系统分析了DOC+DPF+SCR后处理系统对双燃料发动机尾气排放的转化效率。试验结果表明：甲醇/柴油双燃料燃烧模式的NOx和soot排放明显低于纯柴油模式，而CO、HC、甲醇和甲醛排放却高于纯柴油模式；经过后处理系统后，对CO和HC排放的转化效率高于99%，同时NOx和soot的平均降幅分别为84%和90%，而双燃料模式的甲醇和甲醛排放能够被高效氧化，平均净化效率在90%以上。NRSC测试结果表明双燃料发动机加装DOC+DPF+SCR后CO、HC、NOx和PM比排放指标均低于非道路国Ⅳ和欧Ⅴ排放法规限值。