燃料的蒸发特性对于燃料在发动机缸内的燃烧特性有着决定性影响。研究在经典蒸发喷雾工况Spray A下，使用十二烷作为柴油的表征燃料，对甲醇、柴油单燃料喷雾和甲醇-柴油混合燃料喷雾进行了大涡模拟，研究燃料种类以及各组分掺混比对于蒸发喷雾特性的影响。结果显示，对于单燃料喷雾，前中期二者的气态贯穿距接近，差值保持在2%以内；在液态贯穿距方面甲醇始终超过十二烷，保持在25%~60%范围内。对于混合燃料喷雾，随着甲醇占比的提高，其对柴油组分的蒸发抑制效果愈加明显，甲醇质量分数达到0.75时气态十二烷的局部最大质量分数已小于0.04。

通过可视化实验手段，研究了空气辅助喷射系统中不同撞壁距离对喷雾特性以及附壁油膜生成特性的影响。基于背光成像与折射率匹配法，探究撞壁距离（30 mm、40 mm、50 mm）对空气辅助喷射系统喷雾形态及附壁油膜生成特性的影响。结果表明：撞壁距离对燃油液滴蒸发速率影响较小，但对喷雾撞壁后与环境的混合影响较大，撞壁距离为30 mm时的喷雾面积最大值较撞壁距离50 mm 工况减小37%；撞壁距离减小使油膜厚度、面积和体积均增大，撞壁距离30 mm工况油膜体积较40 mm增大68%，厚油膜（油膜厚度>2 μm）区域占比提高15%，蒸发时间延长超过一倍，而50 mm工况以薄油膜（油膜厚度<1 μm）为主，蒸发速率显著提升。此外，对比了正癸烷与RP-3航空煤油在不同撞壁距离下的附壁油膜生成特性。实验数据表明，正癸烷无法准确表征航空煤油在撞壁工况下的油膜动力学行为。

贵金属催化剂的老化失活是柴油氧化催化剂（DOC）面临的关键挑战。本研究利用非热等离子体（NTP）技术研究老化DOC的再生。结合铂（Pt）催化剂在DOC上的催化氧化性能测试，并通过EDS、和XPS分析，评价了NTP再生的效果。NTP在低于210°C（低于DOC的最高工作温度和Pt催化剂的失活温度）的温度下有效地降解DOC内的积碳。再生过程中，Pt催化剂的BET面积增加了39.06%，平均粒径减小了28.5%，相对碳含量下降了60.9%，相对氧含量增加了。NTP促进Pt的深度氧化，形成PtO（0.22 nm）和PtO2（0.11 nm）的氧化层，提高了CO氧化的催化效率。NTP成功地再生了DOC，恢复了因老化失活而损失的性能，提高了Pt催化剂的低温活性、稳定性和耐高温性能。

为响应“双碳”目标，以一艘柴油机驱动的内河巡逻船为研究对象，将其改造为甲醇-电动机混合动力系统（醇电混合动力系统）。基于CHG234V8MPI甲醇机的台架试验数据，在Simulink中搭建混合动力系统模型，并设计基于规则的能量管理控制策略。仿真结果表明：在典型工况下，与传统柴油机驱动相比，甲醇机驱动具有一定的节能效果和明显的减排优势，而结合了电动机的醇电混合动力系统则可以显著降低燃料消耗和污染物的排放，进而为基于低碳燃料发动机的混合动力系统在内河船舶的绿色化改造方面提供了可行的技术方案。

国际航运、重型卡车运输和国际航空等难以减排的交通运输部门（Hard-to-Abate transport sectors，简称为HTA-TS）难以完全通过电网或电池实现电气化，对深度减排构成了严峻挑战，亟需部署绿色电子燃料技术。本研究首次通过全球变化分析模型（GCAM），在全球尺度评估100%可再生能源（太阳能和风能）驱动的电子燃料（如氢、氨、甲醇、航空煤油）在HTA-TS多部门协同脱碳路径，并单独为交通部门设定具体的减排路径。结果表明：电子燃料的部署优化了燃料消耗结构，可使HTA-TS在不牺牲货/客运周转量的前提下，显著降低CO₂及大气污染物（NOx/SO₂/CO等）排放，实现减污降碳的协同增效。电子燃料部署可使HTA-TS部门在2025-2060年间累计减排15.6 GtCO₂（较未部署电子燃料情景），2060年大气污染物减排幅度达9.32%~44.13%。HTA-TS多部门部署电子燃料可降低对碳移除技术的依赖，特别是生物质能碳捕集与封存，减缓生物质资源竞争引发的粮食安全与生物多样性风险。制定明确的交通部门减排目标可避免减排责任的转移，促进部门间减排的公平性，同时严格政策显著提升e-fuels规模（如中国在严格情景下的消耗量达3.27 EJ，较宽松情景增加103%）。研究证实电子燃料是实现HTA-TS深度脱碳的核心技术路径，需通过成本优化、基建完善与政策协同加速推广应用。

无连杆对置活塞发动机是一种新构型发动机，活塞运动轨迹具有高自由度，通过驱动凸轮型线设计规划活塞运动规律，调控缸内工质压缩、燃烧、膨胀历程，进而实现放热、传热以及容积变化过程的自主耦合控制，提高热力循环效率。该新型发动机采用集束式总体构型，空间布局紧凑，喷油器、火花塞位于气缸壁同一侧，导致点火时刻火花塞附近燃油浓度低、火焰传播过程不稳定。首先基于喷雾特性试验台架，研究了喷孔直径、环境温度、环境压力对航空煤油油束贯穿的影响规律，同时为喷雾模型标定提供依据。根据点燃式航空煤油发动机特征压缩比，建立了上止点环境点火可行性三维计算模型，验证了上止点背景环境下均质当量混合气点火可行性。根据无连杆对置活塞发动机结构参数，搭建了点火可行性试验台架，研究了背景温度、喷油点火间隔对燃烧特性的影响规律，得到了无连杆对置活塞发动机工况下航空煤油的点火极限最低温度及点火极限最高温度，为发动机点燃式燃烧系统设计提供正确的指导。

针对新能源汽车Tip in/out驾乘操作中，因机电耦合激发扭转振动，导致的冲击、顿挫、耸动、颠簸等整车问题，探讨了扭振问题简化建模及其主动控制方案。针对间隙撞击现象，提出和改进了传统死区模型，可有效简化死区建模带来的控制器难以设计问题。针对非线性带来的载荷不确定性，尤其是轮端载荷涉及多个未知数问题，提出简化为一个未知载荷变量的方案，有利于减少轮端实际未知变量个数；进一步分析了更一般的状态空间模型，并给出一种时域载荷识别方法，它能够实时识别时域载荷，从而保持局部线性。在这种线性化简化处理后，分析不确定性的影响。一方面，研究了匹配不确定性对控制器设计的影响，改进死区模型也可以推导出分区控制律，即从统一的控制目标推导出接触区控制律和间隙区控制律。另一方面，研究了匹配不确定性对观察器设计的影响，分析了存在线性矩阵不等式的隐藏约束，从理论上给出了观察器增益选择的建议。针对工程化考虑，阐述了扭矩补偿策略，滤波器设计，鲁棒性提升路径，其合理性已在车辆开发和控制设计实验中得到了验证。

涡轮增压器工作环境复杂，其滚动轴承的早期故障特征微弱，易被背景噪声淹没，导致早期故障识别极为困难。为此，本文提出一种基于振动信号的增压器滚动轴承弱故障特征增强与提取方法。首先，采用傅里叶拟合方法提取频谱趋势，并以极小值点作为分割边界对原始信号进行滤波处理；随后，对滤波后的信号进行傅里叶变换，分别获取幅值谱与相位谱；在保持相位不变的条件下，对幅值谱施加不同权重，并通过傅里叶逆变换重构得到修正信号；进一步计算该修正信号的归一化平方包络谱，并构建包络谱能量比指标以量化故障特征的丰富程度；最终，根据该指标选取增强后的解调频带，实现滚动轴承故障特征的增强提取。通过仿真与实验案例验证了所提方法的有效性。

为研究船舶柴油机机体刚度，以V型16缸高速船舶柴油机为对象，基于多部件耦合的有限元仿真方法，将轴瓦圆度及曲轴主轴颈与轴瓦轴线的同轴度作为刚度评判指标。通过静力学仿真分析发现，机体的圆度和同轴度最大值都出现在第6号气缸爆发时刻的第7号主轴承座，分别为93.09μm和53.31μm。四因素三水平正交实验结果显示，圆度随隔板减薄量增加呈二次方增大，随侧拉螺栓预紧力增加先降后升，随主螺栓预紧力和轴瓦过盈量增加而降低；同轴度受隔板减薄量影响小，随侧拉螺栓预紧力、主螺栓预紧力及轴瓦过盈量增加而降低。帕累托分析表明，侧拉螺栓预紧力对圆度影响最大，轴瓦过盈量对同轴度影响最大，主螺栓和侧拉螺栓对同轴度影响亦较大，且均呈负相关。

针对船舶柴油机对燃油系统提出的喷油规律柔性控制需求，本文基于可变喷油规律电控喷油器，系统研究了其在不同喷射策略下的喷射特性。通过多物理场耦合数值模型进行高精度仿真，分析了不同轨压、喷油脉宽及切换延迟下针阀运动、喷油速率及喷油量的变化规律。结果表明：低升程策略下喷油量随脉宽线性增加；高升程策略在小油量工况下呈非线性响应；靴形Ⅰ策略中，由于切换延迟受喷油脉宽限制，喷油量MAP存在缺失；延长切换延迟会压缩峰值维持阶段，从而降低喷油量。靴形Ⅱ策略可覆盖更宽工况，但喷油量仍随切换延迟增大下降。研究揭示了喷射策略与喷射特性的耦合机理，为高精度喷油规律控制提供理论依据与工程参考。