回热旋塞式五冲程发动机在压缩比为2-3时，压缩压力为2.7-4.5Bar，热功转换效率高(在回热温差50℃顺流换热，燃烧温度1500摄氏度时，理想状态效率为66.3%，回热后的排气温度在200℃以下)，燃烧可以控制在接近等压的状态与独立燃烧预胀冲程进行，类似燃气轮机的过程机械负荷低，燃烧温度可以控制在1500℃以内，排放好。是一种旋转发动机，结构简单紧凑，与往复式发动机相比，零件少，重量轻，平稳运行的转速范围大；没有进排气阀，是通过气口来完成，气流平稳噪声低。

为探究Ni基重整器的重整反应机理以及性能，对中温环境下不同反应温度和接触时间对CH4转化率和CO2生成率的影响进行了试验，推导出甲烷水蒸气重整反应速率公式中的动力学参数，建立了15 wt% Ni/α-Al2O3催化剂的本征反应动力学模型，经过试验验证，模型准确。使用COMOSL软件建立重整器三维仿真模型，并以试验得到的反应动力学模型，探究了流动换热形式以及燃气入口流动均匀性对重整器性能的影响，得到：逆流换热在中低温下有着更好的转化优势，同时燃气入口流动均匀性的提高可以改善重整器性能。

氢燃料电池的流场结构优化是提升电池输出性能的重要途径，常规流场存在肋下传质困难，液态水易积聚在肋下的问题。本文研究了氢燃料电池流场肋部嵌入多孔材料对其性能的影响。实验采用蛇形流场（SFF）和平行流场（PFF）的单电池，在肋部添加碳多孔材料后，电池输出性能显著提升，尤其在低电压工况下，电流密度和功率密度分别提高22.1%和24.1%（PFF）以及13.8%和15.7%（SFF）。空气进气湿度对性能影响显著，相对湿度从0%增至70%时，功率密度提升9.7%（PFF）和7.8%（SFF）。适当增大背压可提升性能，但过高背压会降低高电流密度工况下的输出功率。此外，流场肋部添加多孔材料可降低压降，提高功率转化效率，提升幅度达42%（PFF）和74.4%（SFF）。

船用大缸径低速机面临试验复杂、计算量大的挑战，采用一维性能仿真和三维计算流体力学仿真（computational fluid dynamics， CFD）联合优化是一种可行的解决方案。本文利用一维船用大缸径低速机全循环模拟的扫气-燃烧耦合模型，结合非支配排序遗传算法 II（NSGA-II）,基于可控变量排气阀关闭时刻、喷油正时、喷油持续期进行多目标优化，在短时间内获得优化边界条件，在三维CFD仿真中使指示热效率分别提高了1.139%和1.264%，与一维仿真结果最大误差为1.33%，在三维CFD仿真中CO2排放降低2.2052%和2.4886%，与一维仿真结果最大误差为1.69%。最终，一维优化后的计算结果与三维CFD仿真结果保持一致，所需的计算时间明显少于传统的基于三维CFD仿真优化。

随着全球温室效应与能源危机加剧，零碳燃料与替代燃料成为当今内燃机的主要发展趋势。氨作为一种潜在的清洁燃料，由于其制备原料广泛、便于储存、运输以及燃烧产物不含碳，被认为是最有前途的替代发动机燃料之一。但是，氨燃料发动机燃烧后会产生较多的NH3与NOx排放。为有效降低氨/柴油双燃料发动机NH3与NOx排排放，利用Converge与GT-POWER建立发动机燃烧室模型与DOC耦合SCR后处理模型，结合响应曲面法，开展氨/柴油双燃料发动机NH3与NOx排放控制研究。研究结果表明，在发动机转速为1400 r/min，50%负荷条件下，氨替代率为32%、主喷正时为2 °CA ATDC、喷油压力为140 MPa；DOC载体直径为119 mm、长度为80 mm、孔目数为100 cpsi时，能够有效降低氨/柴油双燃料发动机的NH3与NOx排放。

针对氨/柴双燃料发动机，基于试验后处理系统中SCR系统几何参数，简化构建SCR几何模型，通过三维数值模拟研究其性能。采用控制变量法与响应曲面法，以排气温度、流量及NH3/NOₓ比例为影响因素，以SCR系统压降、NO、NO2、NH3排放量为响应目标建模，分析多因素交互影响。结果表明：排气流量显著增加SCR压降；排气温度提升促进污染物转化；NH3/NOₓ比例调控呈非线性。SCR压降主要受排气流量影响，排放指标对温度最敏感，性能优化需动态协同调控。氨/柴双燃料发动机可通过冷凝回收和参数匹配控制氨排放。响应曲面优化得出最佳工况：排气流量250 kg/h、温度314℃、NH3/NOₓ比例1，此时压损1.71 kPa，NO/NO2零排放，NH3逃逸103.17 ppm，实现综合性能最优。

为推动内河航运绿色低碳发展，以某130m集装箱船为原型，构建了并联式气电混合动力系统模型，系统性开展了混动比与电池容量对船舶能效、污染物排放及生命周期成本等关键性能指标的影响分析。基于MATLAB平台建立发动机、电机、电池等关键部件模型并集成仿真，结合典型航程工况，探讨了系统功率匹配与运行模式切换对性能的作用机制。研究结果表明，混动比与电池容量是影响系统经济性与绿色性能的核心参数。当混动比为30%、电池容量为1800kWh时，船舶在能耗、排放、成本方面表现最优，CO₂排放减少14.33吨，NOₓ与CO排放分别降低65.9kg与1.6kg，生命周期成本最低。此研究为内河新能源集装箱船舶动力系统设计与优化提供了理论依据与工程参考。

氨作为货运行业的无碳替代燃料，正受到越来越多的关注。然而，不可避免的N2O排放（其全球变暖潜力是二氧化碳（CO₂）的近 300 倍）和氨逃逸问题，仍是压燃式柴油机使用氨作为燃料的重大障碍。本研究探讨了中负荷工况下氨 气/ 柴油双燃料燃烧中富氢对燃烧特性的影响，以及柴油分段喷射策略对氨 / 氢 / 柴油三元燃料（ADHTF）发动机的作用。研究结果表明，在单次喷射柴油策略中引入氢气可显著改善燃烧特性。与氨 / 柴油双燃料燃烧相比，三元燃料配置使 CO 排放减少 63% 以上，未燃氨排放最多降低 34%，但 也会导致CO₂排放略有增加。此外，在 ADHTF 运行中，采用柴油分段喷射可使气缸压力峰值提高 3.3 MPa，温度场升高约 200 K。在排放方面，NOₓ排放增加约 30%，但 CO 排放显著降低，soot排放减少 50%，N2O 排放下降 63% 以上。分段喷射策略通过优化燃料喷射正时，有效减少了 N₂O 排放并提高了燃烧效率。本研究结果有助于推动氨气作为内燃机燃料的发展，为其实际应用提供理论指导。此外，优化缸内燃烧过程和控制排放将加深我们对替代燃料对环境影响的理解，从而有助于减少温室气体和污染物排放。

在卡车运营中，冬季燃油问题一直是影响运营成本与效率的关键因素。传统上，低温环境下需使用高成本的低标号柴油，该研究聚焦于通过构建智能过滤副油箱管理系统，实现卡车在冬季能够可靠、高效地使用0#柴油。该系统整合了集成式温度及液位传感器技术、长寿命过滤技术、兼具抽油和泵油的双向电子油泵技术、智能控制算法以及高效的PTC加热与保温机制。通过实时监测油箱内燃油温度、液位、环境温度等参数，智能控制系统调控加热装置，确保0#柴油在低温下保持良好的流动性，实现发动机启动前在电子油泵的作用下清洗供油油路，避免由于供油结蜡和管路堵塞等问题影响供油而无法启动发动机。通过静态试验和搭载车辆动态路试试验应用表明，此智能过滤副油箱管理系统，能有效地保证卡车在冬季低温环境下，只使用0#柴油，就能进行发动机启动和道路运行，显著降低了冬季燃油成本，提升了卡车供油运行的可靠性与稳定性，降低整车出厂的注油成本，为卡车冬季运营提供了创新且有效的解决方案。

随着世界贸易的发展，航运业产生的碳排放比例将逐年增加。国际海事组织出台了一系列减碳战略，未来将逐步限制航运业的碳排放。目前，氨燃料被广泛认为是船舶发动机脱碳发展的可行替代燃料。近年来，氨在船舶低速机中的高效应用技术取得了诸多突破，而中速机由于其紧凑的尺寸与燃烧室体积限制，产生了引燃效果不佳、未燃氨排放过高等新的技术挑战。为了解决上述难点，该研究创新提出了氨-柴异轴分层喷射(BSI)技术，以某型号船舶四冲程中速机为原型搭建数值模型开展模拟研究，分析燃料喷雾扩散及火焰传播规律，揭示未燃氨、NOx生成机制与减排策略。氨与柴油喷射集成于一个喷射器，简化了燃料喷射系统，减小了喷射器的空间占用。氨与柴油喷射方向一致，避免了喷雾间的不利碰撞与干涉，改善了柴油引燃效果与双燃料燃烧的连续性，燃烧效率得到提升。结果表明，相较于原柴油机，采用氨-柴BSI燃烧模式后发动机IMEP提高6.27%，未燃氨比例降至80ppm以内，NOx排放降低66.64%，满足TierⅢ标准要求。