船舶二冲程柴油机EGR系统复杂，包含控制部件较多，单一变量或几个变量的单独变化并不能完全对EGR柴油机进行优化控制，因此，需要寻求多目标优化方法进而求取最优解。本文利用某船舶二冲程EGR柴油机仿真模型进行多目标遗传算法计算，得到了EGR柴油机不同运行模式下基于优化变量的最优解，为NOx排放和主机优化控制提供了优化方法。

两级可调增压具有良好的全工况适应能力，在提升发动机节能潜力、改善低速性能和复杂环境适应性方面的作用日益突显。本文详细探讨了两级可调增压系统中两级涡轮性能的耦合作用规律与机理。结果表明，可调增压系统中的低压级涡轮性能对两级耦合作用具有高敏感性。旁通阀关闭时，低压级涡轮性能在高负荷工况较该级涡轮独立运行工况提升约3.8%；旁通阀开启后，低压级涡轮气动效率急剧降低，最高降幅达6.7%。针对旁通阀开闭状态下的低压级涡轮流动损失机理分析表明，旁通阀关闭时，耦合作用降低了叶轮流动损失；但旁通阀开启后，蜗壳内部流动损失显著增加。该研究为两级涡轮优化匹配设计及可调增压系统管路系统优化设计提供了理论指导。

建立三维发动机缸内工作过程计算模型并修改自适应优化算法，通过将大规模的缸内燃烧计算与遗传算法优化程序进行耦合，本文分析了某11L国六柴油发动机不同轨压下燃油单次喷射、三次喷射、变喷油速率-靴型规律喷射对发动机裸机排放造成的影响，比较不同喷油方式的优缺点，探讨何种喷射方案最适合目标发动机，从发动机缸内燃烧排放对燃油系统需求的角度出发，为共轨系统开发提供方向性的指导意见。

本文以某高速柴油机为研究对象， 利用 CFD 数值模拟计算方法研究喷油正时和夹角对柴油机排放性能的影响。首先，利用 AVL FIRE 软件建立柴油机缸内三维燃烧模型；其次，将单缸机试验结果与缸内燃烧仿真结果对比，进一步减小仿真计算误差；然后，使用正交优化方法，对喷油正时和喷油夹角进行双参数方案设计；最后，对比得到的各方案的计算结果，得到最优方案为方案 6，NO 下降了 24.6%，Soot 下降了 2.1%，功率只下降 2%。

针对电力混合动力汽车的电池效率低且废旧电池回收困难的问题，提出了一种液压混合动力系统，可改善车辆的燃油经济性，对环境友好；内燃机提供高于平均功率需求的动力保证车辆的机动性和续航里程，超高压液压蓄能器削峰补谷储释能量，二者通过动力合成传动装置形成混合动力并传递至运载工具驱动端，该方案采用并联式配置，保留了传统汽车的传动系，传统汽车不改变其主体结构而额外增加了一套液压系统即可实现该配置，易于实现对传统给汽车的改装；基于某4缸增压内燃机实际运行状态建立 GT-suite 仿真模型，在不同循环工况下通过燃油消耗量、加速响应、能量损失、发动机输出功率等工作参数的性能曲线验证了液压混合动力汽车相对于传统燃油车在经济性和排放性上的优势；基于校准后的一维仿真模型深入研究了不同循环工况驾驶体验的影响，随着加减速频繁增加加速响应逐渐降低；因此在起停、加减速相对较少和在起停、加减速工况无太大差别时，平均车速高的加速响应性更好，驾驶体验感更好。

介绍了柴油机共轨喷油器用电磁阀的结构和原理，分析了影响其性能的相关因素。在此基础上，对全球主要厂商喷油器电磁阀的结构、参数、性能、发展情况等进行了分析和对比，得到了它们的技术路线和发展趋势，并对自主产品的开发提出了建议。

近年来数字孪生技术在工业界和学术界得到了广泛的关注，随着船用发动机和智能机舱的发展，开展服务于船舶柴油机故障诊断与预测的数字孪生模型非常必要。针对目前数字孪生技术在船用发动机领域应用实践不足的问题，以某型船用柴油机为研究对象，在NI LabVIEW软件平台下构建了由孪生模型、信息传输模块和服务应用软件组成的数字孪生系统。其中数字孪生模型包含基于Matlab/Simulink软件具有故障仿真功能的零维实时仿真模型，和基于Python软件的燃烧室部件故障诊断模型；信息传输模块获取实体柴油机的工况信息、热力参数和缸盖振动特征参数传输给孪生模型；服务应用软件根据获取的信息，调用孪生模型分析发动机状态，诊断燃烧室部件故障。最后，通过模拟柴油机燃烧室部件易出现的几种故障，验证了该模型满足数字孪生技术的精度和实时性要求，可应用于柴油机故障诊断，并为智能机舱的发展提供了一定的技术参考。

为挖掘柴油机高密度强化潜力，研究米勒循环对高强化发动机的功率和热效率的提升作用，利用热力学原理进行理论分析。本文基于Matlab软件建立132缸径柴油机热力学模型，不考虑传热损失和换气过程，通过对压缩比、预混燃烧份数和米勒深度等参数进行热力学计算分析，仿真结果表明：非增压下引入米勒循环会降低功率和热效率。有效压缩比主导米勒循环热效率，有效容积的增加是提升功率的关键。爆压限制时，随着米勒深度的增加功率降低，但是因等容放热比例增加热效率有所提高。增压下引入米勒循环因能量回收，热效率有所增加。爆压限制时，功率和效率随几何压缩比的增加而增加。几何压缩比限定时，爆压限值放开，功率和效率都随之增加，但后期增加速率降低。对发动机进行优化设计时发现功率需求越大，增压压力越大，热效率因等容放热比例降低而降低，引入米勒循环，可以使热效率恢复，且功率密度越大恢复效果越好。

在废气再循环技术中，不均匀混合气会导致NOx和颗粒物排放均增加。因此，研究如何提高EGR分布的均匀性具有重要意义。本文采用一维和三维耦合的方法，在GT-POWER中建立了某一非道路用四缸增压柴油机的一维模型，得到了压力、流量等边界条件。然后，利用CONVERGE软件建立的三维模型对进气系统进行了流场模拟，并对进气系统的几何结构进行了优化。通过引入文丘里管混合器，分析了EGR引入角、混合器混合段直径和扩张段张角对EGR均匀性的影响。模拟结果表明，混合段直径越小，扩张角越大，EGR分布越均匀；同时，反向引入比正向引入更有利于气流的混合。与进气结构相比，优化模型结构的EGR率方差降低了96.7%。

本文基于汽油压燃（GCI）燃烧模式，采用三维CFD（computational fluid dynamics）计算程序KIVA-3V和遗传算法的耦合，基于一台轻载柴油机在低、中、高三个负荷条件下针对运行参数和燃油组分进行了联合优化研究，探究了GCI模式在不同负荷条件下对运行参数和燃油组分的需求。优化变量包括进气门关闭时刻（intake valve closing, IVC）缸内温度和压力、废气再循环率（exhaust gas recirculation, EGR）、预混能量比（premixed ratio，PR）、喷油时刻（start of injection, SOI）、喷油压力、喷雾锥角（spray angle，SA）以及燃油组分比例。结果表明，通过发动机燃油组分和运行参数的配合，可以实现完全符合欧六排放标准的氮氧化物（nitrogen oxides，NOx）和碳烟（soot）排放，同时具有满意的燃油经济性。随着负荷的升高，燃烧相位需要向后延迟，同时缸内当量比和温度分层变得明显，低负荷下传热损失较高而高负荷下排气损失较高。低、中负荷下参数分布较广，策略选择多样，而高负荷下实现良好性能条件苛刻，选择单一。低负荷下燃油组分以高活性燃料为主，随着负荷升高，高活性燃料比例降低，低活性燃料比例升高。