基本信息

马凡华，博士，清华大学副研究员、博士生导师。清华大学汽车安全与节能国家重点实验室主任助理。先后担任全国往复式内燃燃气发电设备标准化技术委员会委员、全国氢能专业标准化委员会委员、中国内燃机学会汽油机煤气机分会委员、2000年至今美国汽车工程师学会（SAE）会员、国际氢能经济伙伴计划（IPHE）联络与执行委员会委员、世界氢能大会程序委员会委员、中国政府-全球环境基金-联合国共同实施的“中国燃料电池公共汽车商业化示范项目”副协调员。

 

研究领域

代用燃料发动机与氢能利用的研究


教育背景

西安交通大学学士、硕士、博士（1985-1997）

 

科研成果

2021年 中重型燃气内燃机/汽车关键技术及应用，北京市科学技术一等奖（排名第1）

2020年 中重型燃气内燃机关键技术及应用，中国机械工业科学技术一等奖（排名第1）

2011年 掺氢燃料内燃机燃烧、排放基础研究，北京市科学技术一等奖（排名第1）

2008年 单一燃料CNG/LNG电控系列发动机的研制及应用，中国汽车工业科技进步奖二等奖（排名第9）

2006年 车用燃料电池发动机测试平台，北京市科学技术奖二等奖（排名第5）

2005年 车用燃料电池发动机多功能测试平台及测试规范，中国汽车工业科技进步奖二等奖（排名第5）

 

发明专利

  1. 一种气体混合装置（CN114797517A），刘永振、马凡华，清华大学，2022-07-29。
  2. 掺氢天然气发动机中的燃烧控制方法（CN114483341A），熊思江、贾子璇、马凡华、肖秋红、吴智涛、刘永振、郑军平、李松桥，清华大学国家电投集团氢能科技发展有限公司，2022-05-13。
  3. 一种减少碳烟排放的柴油发动机燃烧室（CN207945012U），段浩、马凡华，清华大学，2018-10-09。


部分论著

作为项目负责人，承担科技部重点研发计划、863、国际合作重点项目6项，承担国家自然科学基金项目1项，承担20多项地方政府科技项目和企业合作项目。已发表学术论文140余篇（其中SCI论文47篇），SCI论文总被引3000余次，2篇ESI高被引论文。

  1. Muhammad F, Tianhao C, Muhammad I S, Anas R, Hamza A S, Qiuhong X, Fanhua M, et al. Effect of Exhaust Gas Recirculation on Knock of HCNG Fueled Spark Ignition Engine and Prediction of Knock Intensity by Improved Particle Swarm Optimization-Back Propagation Neural Network[J], Applied Thermal Engineering, 2025
  2. Muhammad I S, Anas R, Muhammad F, Yongzheng L, Fanhua M, et al. Comparative Analysis of Different Heat Transfer Models, Energy and Exergy Analysis for Hydrogen-Enriched Internal Combustion Engine under Different Operation Conditions[J], Applied Thermal Engineering, 2024, 247: 123004-123004.
  3. Muhammad Farhan, Tianhao Chen, Anas Rao, Muhammad Ihsan Shahid, Qiuhong Xiao, Yongzheng Liu, and Fanhua Ma. "Performance, Emissions and Combustion Analysis of Hydrogen-Enriched Compressed Natural Gas Spark Ignition Engine by Optimized Gaussian Process Regression and Neural Network at Low Speed on Different Loads", Energy (Oxford, England) 302 (2024)
  4. M. Z A, Yangbo D, Muhammad A, Fanhua M, Anas R, Umair S, et al. Comparative Study of NH3 and H2 Impacts on Combustion and Emission Characteristics of N-Hexadecane under Different Flame Conditions[J], INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY, 2024, 49: 775-791.
  5. Xin Y, Wen W, Zhao W, Fanhua M, et al. Simulation of Pre-Cooling in a High Pressure Hydrogen Refueling Station for Operation Optimization[J], INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY, 2024, 86: 434-444.
  6. Muhammad F, Tianhao C, Anas R, Muhammad I S, Qiuhong X, Hamza A S, Fanhua M, et al. An Experimental Study of Knock Analysis of HCNG Fueled SI Engine by Different Methods and Prediction of Knock Intensity by Particle Swarm Optimization-Support Vector Machine[J], Energy (Oxford, England), 2024, 309
  7. Muhammad I S, Anas R, Muhammad F, Yongzheng L, Hamza A S, Tianhao C, Fanhua M, et al. Hydrogen Production Techniques and Use of Hydrogen in Internal Combustion Engine: A Comprehensive Review[J], Fuel, 2024, 378
  8. Regression prediction of hydrogen enriched compressed natural gas (HCNG) engine performance based on improved particle swarm optimization back propagation neural network method (IMPSO-BPNN), Fuel, 331 (2023), 125872. (Citation: 3)
  9. Numerical simulation of nitric oxide (NO) emission for HCNG fueled SI engine by Zeldovich’, prompt (HCN) and nitrous oxide (N2O) mechanisms along with the error reduction novel sub-models and their classification through machine learning algorithms,Fuel, 333, 2023, 126320. (Citation: 7)
  10. Combustion Characteristics of Iso-Octane/Hydrogen Flames under T and P Effects up to near Flammability Limits, SAE Technical (2023), 0148-7191.
  11. Computational analysis of performances for a hydrogen enriched compressed natural gas engine’ by advanced machine learning algorithms, Fuel, 347 (2023), 128244. (Citation: 5)
  12. Numerical analysis of laminar burning velocity of hydrogen and carbon monoxide-enriched natural gas (HyCONG) blends. J Braz. Soc. Mech. Sci. Eng. 45, (2023), 342.
  13. Investigation on mixing characteristics of hydrogen and natural gas fuel based on SMX static mixer, Chemical Engineering Research and Design, 197 (2023), 738-749.
  14. Comparative study of NH3 and H2 impacts on combustion and emission characteristics of n-Hexadecane under different flame conditions, International Journal of Hydrogen Energy, 2023, 347.
  15. H2 impact on combustion kinetics, soot formation, and NOx emission of hydrocarbon fuel flames, Fuel, 338 (2023), 127321.
  16. Study of laminar burning speed and calibration coefficients of quasi-dimensional combustion model for hydrogen enriched compressed natural gas fueled internal combustion engine along with exhaust gas recirculation, Fuel, 283, 2021, 119284. (Citation: 13)
  17. Effect of hydrogen addition on combustion, performance and emission of stoichiometric compressed natural gas fueled internal combustion engine along with exhaust gas recirculation at low, half and high load conditions, Fuel, 304, (2021), 121358. (Citation: 28)
  18. Study of NOx emission for hydrogen enriched compressed natural along with exhaust gas recirculation in spark ignition engine by Zeldovich’ mechanism, support vector machine and regression correlation, Fuel, 318, 2022, 123577. (Citation: 17)
  19. A numerical approach to elucidate the combustion and emission characteristics of n-dodecane under hydrogen enrichment, Energy Conversion and Management, 255 (2022)115294. (Citation: 9)
主要学术成就
  1. 研究获得了不同掺氢比对掺氢天然气燃料（简称HCNG）内燃机燃烧、排放及性能的影响规律，率先提出了HCNG内燃机湍流卷吸燃烧模型和全掺氢比范围的层流燃烧速度公式，并得到广泛应用；
  2. 研究发现：当选用20%体积掺氢比的掺氢天然气燃料时，HCNG内燃机动力性、经济性、排放等综合性能指标达到最优，这一结论为中国首个车用HCNG燃料国家标准制定提供了依据；
  3. 提出了HCNG内燃机在不同负荷条件下选择相对应的掺氢比例的协同控制方法，从而获得HCNG内燃机全工况最优综合性能；
  4. 提出了基于神经网络模型和遗传算法的HCNG发动机性能优化和标定方法，可大幅缩短HCNG发动机研发时间和成本；
  5. 与东风、潍柴、玉柴等企业合作，研发成功了多款满足国四、国五、国六排放电控喷射HCNG发动机，与原天然气发动机相比较，HCNG发动机综合热效率提升7%~10%、有害排放物降低50%~90%；
  6. 团队研制成功了四辆配装HCNG发动机的城市客车，在北京2008奥运会和贵州成功示范运行多年；
  7. 与河祡重工等企业合作，研制成功了国内首台1500千瓦富氢燃料内燃机发电机组，并投入商业运行；
  8. 作为全球环境基金（GEF）、联合国开发计划署（UNDP）与中国科技部共同实施的“中国燃料电池公共汽车商业化示范项目”（项目经费3200万美元）副协调员和国家科技项目负责人，2007年研制成功了中国第一个加氢站并连续运行至今。