作为新一代绿色高能燃料，氨气在火力发电等领域有着广阔的应用前景。但是，由于其着火特性较为特殊，因此为其在发动机中的应用带来了挑战。基于此，本文提出了采用非平衡等离子体来提高低温下氨的点火性能这一改善方案；基于等离子体燃烧化学，通过数学模拟研究了纳秒脉冲放电（NSD）等离子体辅助氨气燃料分解、氧化和点燃过程中的动力学作用；提出并研究了控制NH3 / O2 / N2 / He混合气着火过程的详细等离子体燃烧化学机理，包括电子碰撞反应、涉及激发态物质和离子的反应以及氨气燃烧的详细动力学机理；并结合了等离子体动力学求解器ZDPlasKin和燃烧化学动力学求解器CHEMKIN建立了零维仿真模型，来计算点火延迟时间以及关键物质随时间和温度的变化规律。仿真计算结果表明，等离子体对1atm压力下的氨气低温点火具有显著的促进作用，可令混合气的点火延迟时间减少三到四个数量级。进一步研究发现，在约化电场强度50-250Td的仿真区间内，当约化电场强度为100Td时，NSD等离子体对混合气点火的促进效果达到最大值。路径通量和敏感性分析表明，限速反应e + NH3→2e + NH3 +对氨气点火过程具有抑制作用，而促进反应e + O2→e + O + O（1D）则表明等离子体产生的O和O（1D）对点火有重大影响。此外，等离子体可通过电子碰撞分解反应e + NH3→e + NH + H2和e + NH3→e + NH2 + H促进NH3分子裂解为NH和NH2自由基，从而对氨气的点火和燃烧起到显著的增强作用。本工作为研究等离子体辅助NH3点火中的等离子体燃烧化学提供了深入的见解。

Variable valve timing (VVT) systems can effectively improve engine performance. However, the common hydraulic VVT system driven by oil has negative effects on engine start and low-speed conditions because the low oil temperatures and pressures limit the advance of the camshaft. The Electric Variable Valve Timing (EVVT) systems overcome the cam phasing issues of oil-based systems according to a motor. However, there are few available EVVT control methods for the mass-production controller. It is difficult for classical controllers to balance the cam phase overshoot and response time. Complex methods are difficult to be applied in the engine control unit (ECU). In this paper, an EVVT system model included a 3-phase brushless direct current (BLDC) motor model, a cam phaser model and a Simplified Model-Based Control (SMBC) controller which can be applied in the ECU was constructed. The speed and load accuracy of the motor model was verified by experiments. In the SMBC controller, a motor speed planning model and a phase virtual sensing model were established according to the BLDC speed trajectory triangle and the phaser transmission ratio. Trajectory triangle was modeled based on max acceleration/deceleration performance. The phase virtual sensing model predicted the phase information with higher resolution. The model could be modified from the data which updated from camshaft position sensor. Therefore, the phase virtual sensing had almost the same accuracy compared with the sensor. The motor speed planning model used the phase prediction information and the trajectory triangle to calculate and predict the latest deceleration point without overshooting and thus maximized the motor performance. The EVVT control model converted the control of phase to planning the trajectory of BLDC and advanced/retarded camshaft of EVVT system finally. The simulation results showed that the proposed method was effective in improving the response performance and reducing overshoot of the EVVT system.

氢内燃机具有成本低、工作范围广的特点，可以利用工业废氢，有广阔的应用前景。相比于进气道喷射（PFI）氢内燃机，缸内直喷（DI）氢内燃机能大幅提升氢内燃机的动力性，抑制异常燃烧现象（回火、早燃）。但是由于缸内混合气分布不均匀、燃烧温度高等原因，直喷氢内燃机的氮氧排放（NOx）水平很高。本文基于一台2.0L自然吸气直喷氢内燃机，研究了过量空气系数、转速和点火角对NOx排放的影响，并通过多参数的耦合调节，控制NOx排放，得到了样机的最大动力性下，未经后处理就实现近零排放（NOx≤20ppm）工作边界。其最大功率为21.5kW，最高热效率为39%，在区域内的工况点都可以实现近零排放。

基于余热回收的缸内喷水蒸气是船用发动机降低排放、提高功率的有效技术措施。文章研究了燃烧后期缸内喷水蒸气对发动机输出功和排放的影响，包括：水蒸气喷射温度、时刻、压力、持续时间以及质量。结果显示：燃烧后期喷水蒸气能够提高发动机功率，然而不能用于降低NOx排放。随着水蒸气喷射质量的增加，发动机功率增加，最大可增大5.8% 输出功。水蒸气喷射时刻的延迟以及喷射持续期的增加，发动机输出功反而出现下降趋势。而水蒸气喷射温度和喷射压力对输出功影响不大。总而言之，缸内喷水蒸气有利于提高发动机功率，然而其需要匹配其他技术策略以降低NOx排放的产生。

摘要：可变气门系统（VVA）是柴油机领域的一项全新技术。本文根据发动机试验数据和DoE仿真结果，建立了GT-suite和ANN（神经网络）模型。通过在神经网络模型中输入进气门开度角（IVO）、进气门包角开度倍数（IVAM）和排气门包角开度倍数（EVAM）等参数，并采用模拟退火算法（SA）分别得到目标发动机工况条件下的最佳进排气门升程。此外，通过增加排气门升程的二次开启策略，预测了柴油机低速时的排气温度有大幅提升。最终，根据神经网络模型的优化结果，在50%负荷1000r/min、35%负荷2000r/min和20%负荷3000r/min三种工况下，BSFC的油耗分别可节省3.9%、0.9%和7.3%。三种工况下，进气门升程分别增加了1.10倍、0.96倍、1.10倍，排气门升程分别增加了0.98倍、0.94倍、1.10倍。不同工况下的最佳气门升程存在明显差异，因此VVA系统在柴油机上的应用具有重要意义。

为更好地实现高压共轨柴油机的高效低污染燃烧，提出基于曲轴片段信号的柴油机的工作均匀性研究。实验以YN30CR高压共轨柴油机为例，研究缸压、曲轴瞬时角速度、曲轴片段信号之间的关系。分析不同工况下曲轴片段信号的变化波动规律。为进一步揭示曲轴片段信号的波动现象与其波动原因之间的关系，研究多缸柴油机作用在曲轴上的总转矩与曲轴片段信号关系，以期合理地进行柴油机工作不均匀性的量化。结果表明：曲轴片段信号可以很好的反应出柴油机各缸工作的均匀性；发动机工作的不均匀性程度可以用曲轴片段信号低于发火频率的低阶非主次谐波的幅值来体现；曲轴片段信号与总转矩变化规律有较高的一致性。

RP-3航空燃料可以作为替代燃料应用于柴油发动机。本论文研究了RP-3航空燃料在高压共轨喷射系统中单段和分段喷射策略下的喷射特性，并与柴油燃料的喷射特性进行对比。试验结果表明，RP-3航空燃料的喷射延迟较柴油略低，但是这一差别在实际发动机运行时可以忽略。此外，尽管RP-3航空燃料较低的密度和粘度导致了其更高的体积喷射速率和体积循环喷油量，但是其质量喷射速率和质量循环喷油量与柴油接近或略低于柴油。以上试验结果表明，当对RP-3航空燃料与柴油进行比较时，无论是在单次还是多次喷射策略中，燃料性质都是喷射特性的次要影响因素。

国六B排放法规增加了实际道路排放认证要求，主要为了考虑实际道路情况，交通情况和驾驶行为对排放的影响。由于实际道路排放（RDE）测试过程有比较多的边界条件要求，实验成本和实验失败的风险通常都相对比较高。因此，在这篇文章工作中，以全球轻型汽车测试循环（WLTC）和实际道路排放作为参考，通过标准化随机测试循环（RTS）和车速与大于0.1m/s2正加速到乘积（v · a pos）的边界条件循环来研究实际道路排放的影响因素，研究过程也考虑冷启动阶段的排放。

针对增程式电动汽车工作点切换过程中造成的输出转矩转速波动较大的问题，提出了一种基于一阶自抗扰(ADRC)的混合动力汽车切换控制方法。该方法基于系统自身结构特点，通过扩张状态观测器(ESO)观测出系统的实时扰动，并利用扰动进行动态补偿，实现对工作点切换过程输出轴转速的有效控制。进而在典型工作点切换过程下，比较了传统比例积分微分(PID)控制、模糊自适应比例积分控制和一阶ADRC控制策略对增程式混合动力汽车切换过程性能的影响。结果表明，在工作点切换过程中，ADRC和模糊自适应PID控制相比传统PID控制，增程器轴转速和扭矩超调量显著降低，ADRC控制策略能够较好地满足增程式电动车动态协调控制需求。

本研究建立了耦合电化学反应和传热传质过程的质子交换膜燃料电池（PEMFC）准二维实时瞬态模型，模拟了燃料电池在各种瞬态工况下的动态响应，并简化模型达到实时仿真需求。此外，该实时模型还考虑了水的相变和氮的交叉。仿真结果与实验数据进行了比较，表明该实时模型在各种情况下都具有良好的预测精度。最后通过算例进一步验证了质子交换膜燃料电池多物理场的模拟结果。