二氧化碳浓度监测对于精准的碳核算和减排至关重要。采用火焰喷雾热解法(FSP)合成了具有A位缺陷的La1-xFeO3-δ纳米颗粒(x=0，0.02，0.05，0.07，0.1)，并将其作为电阻型CO2传感器敏感材料，系统研究了其在CO2气氛中的动态响应回复曲线。结果表明，在425℃下，基于La0.95FeO3-δ纳米颗粒的传感器对于5%-15%的CO2具有最高的灵敏度和相对较短的响应时间，对于10% CO2的灵敏度S=3.38，响应时间t90=114s。灵敏度的提高可能是由于A位缺陷引起的表面氧空位和高价态B位阳离子的生成。此外，该传感器对NH3、NO、NO2和CO具有良好的选择性，响应重复性佳，但水蒸气对响应仍有扰动。在40%RH和80%RH下，灵敏度分别为2.11和1.73。

柴油机满足近零排放法规需要同时降低颗粒物和NOx的后处理技术，为了提高SCR的入口温度，提高低温低负荷条件下的催化活性和NOx转化效率，减少后处理系统所需的空间，可以直接将SCR催化剂涂覆在柴油颗粒过滤器DPF上，形成选择性催化还原过滤器（SCR-coated on DPF, SDPF），是目前研究的一个技术热点。本文在壁流式钛酸铝载体上涂覆Cu-SSZ-13催化剂，探究了不同催化剂涂覆量（60g/L、90g/L、120g/L）对SDPF性能的影响。结果表明，SDPF入口温度和压降均随着催化剂涂敷量的增加呈现上升趋势。随着催化剂涂覆量的增加，低压降区域朝小负荷方向拓展，高NOx转化效率区域朝发动机的高转速小负荷方向拓展，在发动机小负荷下，催化剂涂敷量的增加对NOx转化效率的提升尤为明显。SDPF可显著降低尾气中的核态颗粒物，PN排放的过滤效率随着催化剂涂覆量的上升呈现先升高后降低的趋势，核态和聚集态PN排放的最高过滤效率分别为98.35%和96.06%。当催化剂涂覆量为90g/L时，颗粒物过滤效率最高，当催化剂涂敷量为120g/L时，NOx转化效率最高。

在一台非道路共轨柴油机上增设一套甲醇喷射系统实现了甲醇/柴油双燃料燃烧模式，基于非道路国Ⅳ排放法规稳态八工况（NRSC）测试条件下，利用尾气分析仪和FTIR对比研究了纯柴油模式和双燃料模式的排放特性，并系统分析了DOC+DPF+SCR后处理系统对双燃料发动机尾气排放的转化效率。试验结果表明：甲醇/柴油双燃料燃烧模式的NOx和soot排放明显低于纯柴油模式，而CO、HC、甲醇和甲醛排放却高于纯柴油模式；经过后处理系统后，对CO和HC排放的转化效率高于99%，同时NOx和soot的平均降幅分别为84%和90%，而双燃料模式的甲醇和甲醛排放能够被高效氧化，平均净化效率在90%以上。NRSC测试结果表明双燃料发动机加装DOC+DPF+SCR后CO、HC、NOx和PM比排放指标均低于非道路国Ⅳ和欧Ⅴ排放法规限值。

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。