朱棣當時真的知道朱允炆的下落了嗎？
要看你題中的「當時」是指哪個時候。
如果是指朱棣奪位那一夜，應該說朱棣是不知道的。但考察明史各資料，我更傾向於朱棣在死前是得知了建文帝下落的說法。
「谷王橞及李景隆叛，納燕兵，都城陷。宮中火起，帝不知所終。燕王遣中使出帝後屍於火中，越八日壬申葬之……或雲，帝由地道出亡」——《明史》
（這裡不參考《太宗實錄》的原因在於朱棣在位期間多次私自修改過。）也就是說朱棣破京的時候宮中已經燃起來，建文帝已經失蹤了。
二是那一晚之後，朱棣做了兩件事：- 把溥洽關了起來。
溥洽是朱允炆的主錄僧，私下和朱允炆關係相當密切。當時傳言也是說朱允炆也是在這位的協助下才能以縱火為掩飾得以逃脫。
「初，帝（朱棣）入南京，有言建文帝為僧遁去，溥洽（建文帝主錄）知狀，或言匿溥洽所。帝乃以他事禁溥洽；而命給事中胡等遍物色建文帝久久不可得。溥洽坐系十餘年，至是，帝（朱棣）以廣孝言，即命出之」。——《明史?姚廣孝傳》
- 是派了兩路隊伍到查找，一路是走大道的：胡濙；另一路是走水路的：鄭和。這一點在除了《明史》有記載外，《廿四史》《廿五史》《廿六史精編》《中國皇帝史》《中國通史》也都有依據可循。
綜合以上兩點，可以說明：1.朱棣進宮奪位的時候並未見到建文帝，生不見人死不見屍。2.朱棣隨後把可能朱允炆親近的人（也就是可能得知他下落的人）囚禁了起來（關起來後拷沒拷打就不得而知了），此外他還派了兩路人馬暗地裡去找朱允炆的下落。由此可以推斷，朱棣在那個時候是不知道建文帝下落的。
值得一提的是，這派出去尋找的結果如何呢。
鄭和的情況大家都耳熟能詳。
胡濙的情況則如下：
永樂五年，胡濙受命以拜訪張三丰為由走訪南方各地私下尋找建文帝，這一找就是十年，期間其母去世胡濙請命給母親料理喪事被朱棣否決。十年無所獲，永樂十四年胡濙被召回，陞官，官至禮部左侍郎。三年後，永樂十七年，胡濙再一次奉命出行，這一次的目的地被朱棣圈到了江浙一帶。而在永樂二十一年，韃靼首領阿魯台率眾襲擾明朝邊境，朱棣率兵親征。這個時候出去尋找了十幾年胡濙終於來複命了。
「馳謁帝於宣府。帝已就寐，聞至，急起召入。悉以所聞對，漏下四鼓乃出。先未至，傳言建文帝蹈海去，帝分遣內臣鄭和數輩，至是疑始釋」——《明史·胡傳》
這一段的分析可以參考史學家孟森老先生在《明史講義》里的說法：
「還朝必馳赴宣府行在，為有確訊可報也。帝已寐而急起召入，為知此來必有所報，而不能復稍延也。所云『至是疑始釋』，必已得建文之確實表示，不與爭國，而後心乃安也。……觀入對至漏下四鼓乃出，則其語必甚曲折，非得建文帝有若何死亡之訊一言而訖者可比；殆必曲傳建文甘心讓國之意，能使猜忌之文皇亦聽而自安。」——《明史講義》
1.胡濙暗尋建文帝十餘年之久而突然間很著急的求見皇帝，2.朱棣當時在征途中，並且已經睡了，聽說求見者是胡濙就很著急地召見了他。3.至是疑始釋。
這三點可以推斷出那一夜胡濙覲見必定是在尋找建文帝這檔子事兒上確實有所突破。
除此之外，他們還聊了很久「悉以所聞對，漏下四鼓乃出。」孟老先生說，如果是建文帝已死那必定說不了這麼久從而推斷出建文帝尚在。除此之外，考慮到當時條件因素：遠征途中和夜半這兩點還可以推斷的是，如果胡濙當時所言應該是非常值得一聽的。那麼他說言的不外乎是建文帝的生活現狀相關細節。
參考《明朝那些事兒》
個人懷疑可能朱棣已經把後者殺了，然後為了不在歷史上有弒君的罪名，所以修改了歷史，偽稱後者不知下落
應該不知道，據說那個屍體是當時皇后的。後來朱棣說朱元璋時的玉璽不見了，有人猜測是允炆逃走時帶走的。朱棣屢次派兵部尚書暗中尋找，而且為啥派三寶太監出海，也是聽說允炆出逃海外。後來不斷傳說允炆當了和尚，我個人認為應該不差。
《成祖本紀》說：「宮中火起，帝不知所終。燕王遣中使出帝後屍於火中」。
《太宗實錄》云：（在燕兵攻陷京師後，建文帝）「遂闔宮自已焚燃。上望見宮中煙起，急遣中使往救，至已不及，中使出其屍於火中，還白上，上哭曰，果然，若是痴呆耶！」
朱棣登位後在給朝鮮國王的詔書上亦曰：「不期建文為權奸逼脅，闔宮自己焚燃」（《明實錄·太宗實錄》。
《補本》記載：「棣遣中使出後屍於火，詭雲帝屍，越八日壬申，用學士王景言，備禮葬之。」
《明史·建文皇帝本紀》：「上入宮，忽火發，皇后馬氏暴崩，程濟奉上變僧服遁去。燕王遂入宮……因指燼中後骨以為上！」。
《明史·恭閔帝》：「宮中火起，帝不知所終。燕王遣中使出帝後屍於火中，越八日壬申葬之。或雲帝由地道出亡…自後滇、黔、巴、蜀間，相傳有帝為僧時往來跡。「
關於朱允炆的下落歷史上有很多假說，所以我也不知道朱棣到底知不知道，還有待進一步史料的考證。
我猜破城日朱棣已經殺了他的侄子。但是這個名聲太難聽，所以詐稱建文失蹤。
這個問題就不用討論了。這麼多專家研究過都沒有定論。可能的幾種結果網上都能找的到，不管是燒死還是逃跑，都是各家自己的觀點而已。所以這個案件，除非有新的考古發現出來，否則就一定是疑案。再問下去得到的也只是一些意淫的猜想而已。
推薦閱讀：