为适应国六法规和未来氨发动机中对氨排放的要求，采用简单高效的火焰喷雾热解法制备了系列催化剂用于开展氨的选择性催化氧化研究。结果表明，相比FeOx和MnOx，CuOx和CuOx@SiO2具有较好的性能，CuOx@SiO2的N2选择性尤其突出。对CuOx和CuOx@SiO2催化剂进行表征以揭示催化剂表面的氨氧化机理。结果表明，在CuOx上氨的催化氧化遵循内部选择性催化还原（i-SCR）机理，而在CuOx@SiO2上则遵循快速i-SCR机理，这导致CuOx@SiO2表现出突出的N2选择性。这为适应当前和未来排放法规的氨氧化催化剂设计提供了一种新思路。

基于自行开发的机械-液压式可变气门机构，研究了无节气门条件下，内部EGR耦合空气稀释对高压缩比汽油机性能的影响。试验结果表明，与无节气门非稀燃状态相比，内部EGR稀释会使泵气损失增加，但是耦合空气稀释后泵气损失得到改善。在小负荷下，随着过量空气系数的增加，内部EGR耦合空气稀释会使燃烧速度减慢，燃烧持续期延长。中高负荷下随着新鲜空气的引入会促进燃烧速度加快，SICI燃烧较初始条件下剧烈。内部EGR耦合空气稀释可以改善发动机动力性及经济性，每个负荷下都存在一个同时获得最低BSFC和最高扭矩的过量空气系数。内部EGR耦合空气稀释对降低NOx、CO和THC排放有明显效果。

为了满足日益严格的排放标准及降噪需求，有必要对在选择性催化还原装置及催化氧化器上广受应用的直通式载体的声学性能及排放特性进行研究，为工程设计提供依据。基于微孔管理论，得到均匀流动蜂窝结构的传递矩阵，采用填充吸声材料的截面突变单元声学矩阵模拟进出口截面变化情况，对载体部分进行一维声学建模，并通过实验验证该模型在中低频域的可行性；通过AVL-BOOST软件搭建催化转化器一维模型，对Selective Catalytic Reduction （SCR）排放特性的影响因素进行仿真分析。

采用数值模拟的方法对船舶气体机甲烷逃逸现象开展后处理研究。通过GT-POWER软件搭建采用催化氧化器MOC（Methane Oxidation Catalyst）的后处理系统一维仿真模型，并对催化载体长度、形状、温度等因素对转化效率的影响进行仿真分析；通过AVL-FIRE软件搭建催化转化器三维仿真模型，针对催化器扩张段结构进行优化设计，达到改善流动特性，提高催化剂的使用寿命的目的。

燃油汽车冷、热启动时污染物排放量大，研究启动排放特性对进一步控制污染物排放具有重要的应用和研究价值。基于发动机台架和汽车车载排放测试系统（PEMS），实验测量了6台柴油和汽油发动机的冷、热启动排放，分析和对比了颗粒物（PN）和气体污染物的排放特性。研究发现：柴油机冷、热启动的PN排放特性相似，但冷启动时PN出现明显浓度峰，且浓度大于热启动浓度。柴油机冷启动排放的CO和THC明显大于热启动排放量，但冷启动的NOx排放量却低于热启动排放量。汽油机冷、热启动时也形成PN排放峰，但与柴油机不同，汽油机的PN排放形成峰值后渐渐下降，而柴油机则逐渐趋于稳定。汽油机的CO和THC排放在冷、热启动工况排放规律相似，且排放浓度相当，但冷启动排放的NOx却明显高于热启动的排放量。

为响应能源动力领域低碳节能的战略需求，促进固体氧化物燃料电池（SOFC）商业化应用，设计了一种SOFC-发动机联合动力系统，以NH3、H2、天然气为燃料，并结合尾气余热梯级利用技术。首先建立并验证了系统的数学模型，然后探究分析了零碳/低碳燃料下关键参数对系统性能的影响。结果表明：燃料流率增大时系统效率无明显变化，H2作燃料时SOFC与发动机子模块效率最佳，但使用NH3系统总效率最高，可达81.96%；当量比保持在1附近可使系统整体效率达到最优；蒸汽燃料比从0.8降低到0.2时系统总效率随之升高，但其过低也会导致系统经济性变差；SOFC工作温度应维持在600~650℃，既有利于提高系统效率又符合SOFC低温化发展趋势。

NO2是柴油机颗粒捕集器（DPF）去除碳烟的关键氧化剂，而NO2抽H反应可生成碳烟活性位点。为了明确碳烟表面的NO2抽H机理，并获得其的化学动力学参数，基于量子化学理论，在B3LYP/6-31+G(d)计算水平上，研究了NO2对碳烟表面不同位点的抽H机理。研究表明：碳烟的主要成分蒽、菲、芘中，蒽的化学反应活性最强，菲的动力学稳定性最好。NO2对5种不同结构的碳烟抽提H反应中，自由边的抽H最容易发生，其能垒为175.7 kJ/mol。在DPF典型再生条件下（573 K），NO2对自由边抽H的最快反应速率为7.89×10-25 cm3/mol/s。随温度的升高，NO2抽H反应的速率明显提高，但其逆反应速率对温度的敏感性较低。

将离散单元（EDEM）、计算流体动力学（CFD）与积碳层运动可视化实验台相结合，对柴油机颗粒捕集器（DPF）孔道内积碳层的运动及分布进行研究，分析其几何特性参数（形状、尺寸、厚度）对孔道堵塞失效的影响规律。结果表明：积碳层的形状对堵塞失效影响较小，不同形状的积碳层在孔道中形成的堵塞段的数量及分布类似；积碳层尺寸（积碳层横向最大尺寸与孔径比P）增加对堵塞失效的影响较大，当P增至1.0时，在孔道前、中、后段均会形成堵塞；积碳层厚度变化对堵塞失效的影响最为显著，当积碳层厚度达到0.14 mm时，DPF孔道会被大量堵塞段占据，并且位于孔道前段的堵塞段数量显著增加，最近的堵塞段距孔道入口仅10.9 mm。

苯并芘（Bap）是碳氢燃料燃烧生成的毒性最强多环芳烃，减少Bap排放可降低对环境的危害，而探明Bap的生成机理是控制其排放的关键。本研究基于密度泛函（DFT）的B3LYP结合6-31G(d,p)基组，计算甲基（CH3）和丙炔基（C3H3）与芘基分子加成生成Bap的反应；同时，利用过渡态理论（TST），获取化学动力学参数与反应速率常数，进而明确最优反应路径。结果表明，火焰中的氢原子参与的脱氢反应其能垒比直接脱氢反应的能垒低50.0-80.0 kJ/mol，这使得反应更易发生；脂肪链上的碳原子与芳香环上的碳原子成键发生闭环反应的能垒，比两个脂肪链支链之间发生闭环反应的能垒高198.0 kJ/mol-211.0 kJ/mol，因此路径2缺乏竞争优势。

通过柠檬酸络合法制备了LaMnO3、La0.5K0.5Mn1-xFexO3（x=0、0.125、0.33和0.5；x为摩尔比）催化剂，通过第一性原理计算、热重试验和微型固定床反应系统试验，探究了钾铁掺杂镧锰钙钛矿催化剂的微观机理及催化活性。同时通过柴油机台架测试系统探究了La0.5K0.5Mn1-xFexO3催化剂柴油机排气污染物的影响。结果表明：La0.5K0.5Mn0.5Fe0.5O3催化剂O的p电子离域性能较强，成键能力也较好，O与Mn、Fe发生相互作生成新的MnO6、FeO6八面体结构，对催化剂结构的稳定性产生了重要的影响。催化剂活性评价表明：La0.5K0.5Mn0.67Fe0.33O3的催化剂活性最佳，催化剂对碳烟的氧化所需要的活化能最低为78.3kJ/mol，碳烟的起燃温度最低为291℃。CO2的选择性达到99.5%以上，温度达到357℃时NO转化率为61.7%。台架试验结果表明：涂覆La0.5K0.5Mn0.67Fe0.33O3钙钛矿催化剂的DPF去除柴油机污染物效果明显，烟度、NOx、HC和CO的去除率分别达到了80%、22.6%、84%和88.9%。