以国六柴油机为研究对象，通过试验研究了EGR开度和尿素喷射量对柴油机性能和NOx排放的影响。结果表明：随着EGR开度的增加，发动机过量空气系数降低，排气温度升高，比油耗（BSFC）增加，NOx排放减少。随着尿素喷射量的增加，NOx转化效率逐渐提高，最终NOx排放接近于零。此外，利用9个温度传感器测试了SCR载体的内部温度。结果表明：随着尿素喷射量的增加，SCR载体的内部温度略有升高，SCR载体温度呈现中心温度高、边缘低、前端低、后端高的趋势。边缘温度低是由于排气流量不均匀造成的，前端温度低是由于尿素喷雾水解吸收了一些热量。通过对EGR开度和尿素喷射量的协调控制，可以减少氮氧化物排放，同时降低柴油发动机和后处理系统的总体成本。本研究工作可为柴油机EGR控制和尿素控制提供指导。

两相混合程度对振荡条件下气液两相流的换热特性有较强的影响。为进一步提升腔体的换热性能，通过加入金属颗粒来提升振荡状态下的两相混合程度。采用振荡流动试验方法，结合数字图像处理技术，研究金属颗粒在振荡状态下的运动学特性和两相振荡流动特性，进一步讨论转速、充液率对金属颗粒运动和最大气泡直径和混合率的影响。结果表明：转速是影响气液两相流振荡换热效果的主要因素。随着转速的增加，金属颗粒到达方腔上壁面时间缩短，瞬时速度增大，冲击壁面的强度增加，提高了换热效率。充液率过高或过低，影响方腔内气液两相流混合程度。

该研究分析了柴油机排气颗粒物的力学特性和理化性质，从而为减少颗粒物排放和颗粒物的后处理提供理论指导。采用原子力显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱仪、傅里叶红外光谱仪分析了颗粒物的吸附力、黏附力、黏附能、初级粒子粒径、石墨化程度和表面官能图。结果表明：后喷工况下颗粒物的吸附力、黏附力和黏附能都有明显增大。当颗粒物经过DOC之后，吸附力、黏附力和黏附能发生不同程度的减小。通过结合理化性质的分析，颗粒物的吸附力与初级粒子粒径具有非常强的相关性；黏附力则与非晶碳含量和脂肪族C-H官能图含量具有相关性。

催化层中铂负载量决定了高温质子交换膜燃料电池（HT-PEMFC）的性能和成本。本文运用有限元法分别研究了阴阳极催化层中铂负载量对电池性能的影响；确定了阴阳极催化层的有效反应厚度，在有效反应厚度的基础上提出一种新型的催化层铂负载的分布，在保证电池性能的同时降低了成本。研究表明，铂负载量对电池性能具有较大影响，且铂负载量在阴极的影响比阳极更为明显，阴阳极铂负载分别由0.025mg/cm2增加至0.3mg/cm2时，阳极一侧在输出电压为0.4V时，电流密度增长了11%，而阴极一侧增长了36%；阳极对有效反应厚度不敏感，但阴极的有效反应厚度随工作电压的降低而降低；在非有效反应厚度区域采用较低的铂负载量，在有效反应厚度区域采用较高的铂负载量，可以保证燃料电池性能不下降，且达到铂用量总体降低的目的。对于本案例，有效反应厚度区铂负载量为0.3mg/cm2，非有效反应厚度区铂负载量为0.025mg/cm2时，电池的性能不变，且铂总用量下降46%。

以统计年鉴数据为基础，结合相关文献数据，分析了云南2020年大中型、小型拖拉机不同功率段不同排放阶段的CO2比排放，功率低于22.1kW的CO2平均比排放为920.68g/kW·h；功率在22.1~73.5kW范围内的CO2平均比排放为720.96g/kW·h ；功率大于73.5kW的CO2平均比排放为717.78g/kw·h。大、中、小型拖拉机、玉米联合收割机、稻麦联合收割机、油菜籽收获机和马铃薯收获机有效功率为2.57×106kW,有效功率比为0.38。云南省上述农业机械在2020年基于燃油消耗量的CO2排放2 .72×105t，基于燃料消耗和功率输出合计的碳排放6.25×104t。

随着中国城市化进程的不断推进，中小城市的经济水平得到进一步提高。交通运输业在促进城乡一体化建设中至关重要。尽管如此，机动车排放也给城市带来了空气污染问题，其中重型柴油车排放严重影响了城市环境。本研究采用自下而上的方法，分析了昆明市不同路网尺度下重型柴油车的空间排放特征。使用重型柴油车GPS轨迹数据，通过车辆排放清单模型（VEIN）、全球机动车排放模型（IVE）和ArcGIS建立了高分辨率的重型柴油车排放清单。结果显示，不同研究尺度下的重型车活动水平受当地车辆限行政策影响不同，区域级城市路网中重型车活动水平较为敏感；车限行政策有效降低了昆明市重型柴油车限行期间的排放水平，但是非限行区间各种污染物的排放水平颇高；国三排放标准重型柴油车的污染物排放占比最大。本研究可作为控制昆明市重型车尾气排放的重要参考。

本文基于活性评价和表征测试研究了Cu-SSZ-13 SCR催化剂在硫中毒和水热老化耦合作用下的失活特性。Cu-SSZ-13的活性位在硫中毒后抑制了后续水热老化的铜迁移，导致其高温SCR活性低于单独水热老化的催化剂。水热老化导致的铜迁移则提升了活性位的抗硫性，降低了硫物种生成量，提升了低温SCR活性。而SO2氛围下水热老化的催化剂在650℃下会生成部分硫物种，显著影响整个温度区间的SCR活性；在750℃下则抑制了铜迁移过程，对低温SCR活性无影响，导致催化剂高温NH3氧化性上升和SCR活性降低；在850℃下对氧化铜的生成有一定促进作用。

喷雾自燃是一个复杂的物理化学过程，其机理尚不清楚。本研究在光学快速压缩机开展喷雾压燃可视化研究，探讨不同环境温度和压力条件下物理和化学过程对喷雾着火和燃烧行为的贡献。首先对喷雾的发展和着火过程进行了高速成像，通过高速图像测量喷雾着火延迟时间（IDTI），并与零维均质反应器计算的气相化学着火延迟时间（IDTC）进行对比研究。随后，通过分析着火时刻的燃烧室内的混合物状态、喷雾火焰行为和压力变化历程，总结出不同的燃烧模式。最后，提出了柴油喷雾燃烧模式的分区图，以阐明不同条件下的喷雾燃烧机理。结果表明，由于喷雾发展、蒸发和混合造成的物理延迟使得测得的喷雾IDTI比零维计算的IDTC更长。在更高的温度和压力下，IDTI和IDTC之间的差异增大，与化学反应速度相比，喷雾的蒸发和混合过程对喷雾着火延迟的影响变得越来越重要。对燃烧压力和放热率曲线的分析表明，随着温度和压力的升高，化学反应控制的燃烧持续时间在总燃烧持续时间中所占的比例越来越小，这表明喷雾着火和燃烧行为从化学反应主导模式转变为混合过程主导模式。

催化型柴油机颗粒捕集器是（CDPF）是减少颗粒物排放的有效技术，但在发动机冷启动工况下,CDPF出口仍会有大量颗粒物排放，这是由于发动机启动期间的燃烧特性和后处理系统的低温引起的。针对这一问题，本实验基于发动机台架，研究了冷起动前预热柴油机氧化催化器（DOC）和CDPF后的出口颗粒物浓度和分布以及不同温度载体组合对碳烟微观结构的影响。结果表明，冷启动前预热DOC或CDPF提高了CDPF在冷启动过程中对颗粒物的过滤效率，但也会增加50 nm以下颗粒的排放。而250 °C DOC和22 °C CDPF的组合实现了最低的颗粒排放，并有效减少了50 nm以下颗粒的排放。而对碳烟微观结构的分析表明，经CDPF过滤后的聚集态颗粒会趋于链状结构，载体温度的提升对碳烟颗粒的表面生长有明显的抑制作用。同时载体温度的提升会导致载体出口碳烟颗粒的有序程度降低。预热催化剂后增加的核膜态颗粒主要为大颗粒破碎而成的小颗粒。

发动机在冷启动及加速等瞬态工况下，由于工作条件耦合变化极其复杂，颗粒物排放仍然十分严重。为了探究柴油机颗粒捕集器（DPF）在发动机启动工况时的瞬态过滤特性，基于颗粒捕集器瞬态过滤台架，模拟来流颗粒浓度和颗粒粒径变化的试验条件，获得了系统可靠的试验数据，研究了其对DPF瞬时过滤效率的影响规律。使用获得的瞬时过滤效率试验数据验证了瞬态过滤模型的通用性和准确性，发现其可以很好地预测瞬态工况下的DPF瞬时过滤效率。本文研究补充了对DPF瞬态过滤特性的认识，并对球形捕集体模型增加了瞬态来流参数输入的部分，为DPF瞬态过滤模型的验证和优化提供了理论基础。