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。

针对船用柴油机后处理结构，设计了六种不同的混合器结构，利用计算流体动力学（computational fluid dynamics，CFD）技术对混合器方案进行了仿真分析，对比背压、均匀性、尿素碰壁量、尿素轨迹和流速，选择最优方案，最后通过发动机台架验证其排放性能。CFD及试验结果表明：方案三既能满足背压和NH3均匀性要求，同时尿素结晶风险最小；方案三平均NOx排放为0.66g·kWh-1，满足Tier III排放标准要求，平均NOx转化效率为91.4%，平均NOx转化效率随氨氮比的提高而提高，仿真与试验结果吻合，说明CFD仿真是合理有效的。

Ignition characteristics are of crucial importance for advanced internal combustion (IC) engines operating at low-temperature combustion modes. Recent work shows that fuel reforming has great potential in controlling combustion processes. In this work, cool flame oxidation as a reforming way was proposed and its potential in ignition characteristics was investigated under engine-relevant conditions. As a component of primary reference fuel (PRF), n-heptane was selected for investigations as it has pronounced low-temperature oxidation and cool flame behavior. Depending on fuel oxidation degree at various temperatures, two kinds of reforming products were classified, i.e. mild reforming and severe reforming, manifesting distinct fuel reactivity. Then the influence of forming conditions on reforming products was explored. The effects of reforming products on ignition characteristics of different blends were finally investigated, with detailed sensitivity analysis. The results show that the reforming products via cool flame oxidation are more sensitive to reforming temperature than reforming pressure and equivalence ratio. The majority of reforming products remain unchanged and only some free radicals show significant variations. The promotion effect on ignition processes becomes enhanced by the reforming products from higher temperature, higher pressure, leaner mixture, and severe reforming conditions. Affected by reforming products through cool flame oxidation, the ignition delay time is shortened under most operating conditions, except for some scenarios in the negative temperature coefficient (NTC) range where τ700k, mild>τ700k, severe>τ750k, severe>τ750k, mild, behaving a “cross-point” relation within 700 ~ 750 K.

本文在常压对冲非预混火焰中进行了丁醇同分异构体碳烟生成特性的实验与仿真研究。使用消光法及散射系统进行碳烟体积分数及碳烟颗粒粒径的测量，使用详细气相反应机理进行综合化学动力学仿真。本研究旨在详细分析丁醇同分异构体的碳烟生成特点及同分异构体结构对碳烟生成的影响。结果显示在本研究的不同实验工况下同分异构体的影响是一致的，即四种丁醇的碳烟倾向维持不变，由高到低为：叔丁醇，异丁醇，仲丁醇，正丁醇。