氢能在燃烧发动机上利用的研究综述
氢气在发动机中的应用研究
Ｋｅ ｏｒ ｓ： ｄ ｏ ｅ ｇｎ Ｍｉ ｔｒ ｏ ｍａ ｉｎ ａ ｄ Ｃｏ ｙＷ ｄ Ｈｙ ｒ ｇ ｎ Ｅｎ ｉ ｅ； ｘｕ ｅ ｆｒ ｔｏ ｎ ｍｂｕ ｔ ｎ； ｔｍｉａｉ ｎ Ｃｏ ｔｏ ｓｉ Ｏｐ ｉ ｚ ｔ ｎｒ ｌ ｏ ｏ
Ｗ ＡＮＧ Ｚ ａ —ｙ ， ＨＡＯ Ｌ ｎ， ＨＡＮＧ Ｊｎ ｈｎ ｉＺ ａ Ｚ ｉｇ
（ ｈ ｎｌ Ｏｌ ｉ ｄＳ ｅｇｉ ｏ ｅ ｃ ｉｅｙＧ ｏ ｐＣ ． Ｌｄ Ｄ ｎ ｙｎ ５ ０ ２ Ｃ ｉａ Ｓ ｅ ｇ ｉＦｅ ｈｎ ｌ Ｐ ｗ ｒＭａｈｎｒ ｒｕ ｏ ， ｔ．， ｏ ｇｉｇ ７３ ， ｈｎ ） ｉ ｌ ２
引 言
现代发 动机燃 料 大部分 来 自于 石油 。石油 是一 种 不 可再生 资源 ， 随着 时 问的推 移 ， 的使 用受 到很 它 大限 制 ， 并且 会带 来严 重 的环境 污染 ， 以人们 不得 所
能源 ， 氢和 氧燃 烧 时生 成 清 洁 和无 污染 的水 。 由于 氢气 中不含 有 ｃ、 ｓ及其 它有 害杂 质 ， 因此 它在 空 气 中燃 烧 时不 会 产生 Ｃ ＨＣ Ｓ 和致 癌 物 质 ， 以 Ｏ 、 、Ｏ 可 大 大减少环 境 污染 。但 由于 氢气 的燃 烧 速 度 快 、 着
Ａｂｓｒ ｔ： ｄ ｏ ｅ ｓｏ ｅｏ ｌａ ｔａｃ Ｈｙ ｒ ｇ ｎ ｉ ｎ ｆｃ ｅ ｎ，ｅ ｖｒ ｎ ｎ ａ ｎｄ ｒ ｎ ｗａ ｌ ｎ ｒ ｙ，Ｓ ｔｉ ｅｐ ｕ ｏ ｒ — ｎ ｉｏ ｍｅ ｔ ｌａ ｅ ｅ ｂ ｅ ｅ ｅｇ Ｏ ｉ ｓｈ ｌ ｆ ｌｔ ｅ ｄ ｃ ｍｉｓｏ ｎ ｒ ｄｕ ｅ ｍｕ ｈ ｅ ｅ ｇ ｎ ｔａ ｆ ｔｅ ｆ ｓｉ ｏｌｗｈｅ ｔｉ ｐ ｌｅ ｎ ｔ ｅ ｅ ｇ ｎ ｓ ｕ ｅ ｅ ｓｉ ｎ ａ ｄ ｐ ｏ ｃ ｃ ｎ ｒｙ ｉ ｓｅ ｄ ｏ ｈ ｏ ｓｌ ｉ ｎ ｉ ｓｇ ｓ ａｗａ ｓ ｂ ｒ ｓ ａ ｉｈ ｓ ｅ ｄ ｗｉ ｄ ａ ｇ ｆｉ ｎ ｔ ｎ ｌ ｔ Ｏ ａ ｎ ｒ ｌｃ ｍｂ ｓｉｎ ｄ ｏ ｅ ａ ｌ ｙ ｕ ｎ ｔｈｇ ｐ ｅ ｔ ｗｉ ｅ ｒ ｎ ｅ ｏ ｇ ｉ ｏ ｉ ，Ｓ ｂ ｏ ｍａ ｏ ｕ ｔｏ ｈ ｉ ｍｉ ｓ ｃ ｓｂ ｃ ｆｒ ｎ ｎｏ ｋ ｈ ｐ ｅ ｓｏ ｈ ｙ ｒ ｇ ｎ ｅ ｇｎ ｕ ｈ ａ ａ ｋ ｉｅａ ｄ ｋ ｃ ａ ｐ ｎ ｎ ｔ ｅ ｈ ｄ ｏ ｅ ｎ ｉｅ，ａ ｅ ｔ ｇ ｇ ｅ ｔｙｏ ｈ ｎｇｎ ｅ ｆｒ ｆ ｃ ｉ ｒ ａｌ ｎ ｔ ｅ ｅ ｉ ｅ ｐ ｒｏ ｍ— ｎ ａ ｃ ｎ ｖ ｎ ｉｓ ｎ ｒ ｌｏ ｅ ｔ ｎ． ｈｉ ａ ｒ ｄｓ ｕ ｓ ｓ ｔ ｅ ｍｉｔ ｒ ｏ ｍａｉｎ ｏ ｈ ｓｓｏ ｅ ｔｏ ｎ ｅ ａ ｄ ｅ ｅ ｔ ｏ ｍａ ｐ ｒｉ Ｔ ｓ ｐ ｐｅ ｉｃ ｓ ｅ ｈ ｘ ｕ ｅ ｆ ｒ ｔｏ ｎ ｔ ｅ ｂａ ｉ ｆｔ ｓ ｆ ｏ ａ ＺＳ１ ０ ｉ ｇｅ ｃ ｌｎ ｅ ｙ ｒ ｇ ｎ ｅ ｇ ｎ ． Ｉｓ ０ ｓｎ ｌ ｙｉ ｄ ｒ ｈ ｄ ｏ ｅ ｎ ｉ ｅ ｔ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｏ ｂ ｏ ｍａ ｏ ｕ ｔｏ １ ｃ ａ ｉｍ ｆ ａ ｎ ｒ ｌ ｃ ｍｂ ｓｉｎ，ｔｃ ｎ ｌｇ ｏ ｅ ｈ ｏ ｏ ｔ ｙ ｃ ｎ ｒ ｌａ ｎ ｒ ｌｃ ｍｂ ｔ ｎ ａｅ ｓ ｍｍａ ｉｄ．Ｔｅ ｔｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｈ ｔｉｎ ｔ ｎ ａ ｖ ｎｃ ｎ ｌ ｎ ｏ ・ ｏ ｔｏ ｂ ｏ ｍａ ｏ ｕｓｉ ｒ ｕ ｏ ｒｅ ｓ ｅ ｕｔ ｓ ｏ ｔ ａ ｇ ｉｉ ｄ ａ ｅ ａ ｇｅ ａ ｄ ｃ ｒ ｓ ｏ ｎ
氢内燃机氢气利用率
氢内燃机氢气利用率氢内燃机是一种利用氢气作为燃料的发动机。
它的氢气利用率是指在燃烧过程中，将氢气转化为有效能量的比例。
提高氢内燃机的氢气利用率，可以提高燃料利用效率，减少能源浪费，降低对环境的影响。
本文将从氢气的性质、燃烧过程以及氢内燃机的优化设计等方面探讨如何提高氢内燃机的氢气利用率。
了解氢气的性质对于提高氢内燃机的氢气利用率至关重要。
氢气是一种轻质、高能量的燃料，其能量密度是传统燃料的两倍以上。
氢气在燃烧时，只产生水蒸气，不产生有害气体和颗粒物，具有零排放的特点。
因此，将氢气作为燃料使用，可以有效减少环境污染。
燃烧过程对于氢内燃机的氢气利用率有着重要影响。
在氢气燃烧过程中，氢气与空气中的氧气发生化学反应，产生水蒸气和释放能量。
然而，氢气的燃烧速度较快，容易导致过量的空气流入燃烧室，从而降低氢气利用率。
因此，控制好空气和氢气的比例，调整燃烧参数，是提高氢内燃机氢气利用率的关键。
针对氢内燃机的优化设计是提高氢气利用率的重要手段。
首先，优化燃烧室设计可以改善氢气的混合和燃烧过程。
例如，采用适当的喷油器和火花塞设计，可以提高燃料的雾化效果和点火效率，从而增加氢气的燃烧效率。
其次，优化氢气供应系统，确保氢气的稳定供应和均匀分布，可以提高燃烧效果，增加氢气利用率。
此外，采用高效的废热回收技术，将废热转化为有效能量，也可以提高氢内燃机的整体能量利用率。
除了优化设计，提高氢内燃机的氢气利用率还需要考虑氢气的储存和输送。
氢气的储存和输送是氢能源发展的关键技术之一。
当前，常用的氢气储存方式包括压缩氢气和液态氢气。
压缩氢气储存方式简单、成本较低，但储存密度较低；液态氢气储存方式储存密度较高，但液氢的温度和压力要求较高。
因此，选择合适的氢气储存方式，确保氢气的稳定供应，对于提高氢内燃机的氢气利用率至关重要。
提高氢内燃机的氢气利用率是实现氢能源可持续发展的重要目标之一。
通过了解氢气的性质，优化燃烧过程和机械设计，以及合理选择氢气的储存和输送方式，可以有效提高氢内燃机的氢气利用率。
氢能作为内燃机燃料的研究
氢能作为内燃机燃料的研究ΞΞΞΞΞΞ李径定① 郭林松 楚书华 孙筱云(浙江大学) 古滨庄一(日本武藏工业大学)提 要 该文论述了氢发动机运转中所存在的问题,提出了氢发动机的燃烧改进方案。
研究表明,采用高压喷射、火花点火,并优化调整喷射正时和点火正时,就可控制异常燃烧,获得良好的性能。
关键词 氢能 内燃机 代用燃料Study on H ydrogen as a Substitute Fuel for EnginesLi Jing 2ding G uo Lin 2song Chu Shu 2hua Sun X iao 2yun(Zhejiang U niversity ,Hangz hou )Shoichi Furuhama(M usashi Institute of Technology ,Tokyo ,Japan )Abstract Hydrogen is a new renewable energy resources which causes low pollution while burned.In the paper ,the problems in operation of hydrogen 2fueled engine are summarized ,and a plan to improve the combustion in hydrogen 2fueled engine is put forward.The research shows that abnormal combustion can be controlled and operation performance can be improved by means of high pressure injection for spark ignition and optimum selection of injection timing and ignition timing.K ey w ords Hydrogen Engines Substitute fuel 随着太阳能、原子核能的发展,作为其二次能源之一的氢能必将得到大力开发应用。
氢在内燃机上的应用研究
氢在内燃机上的应用研究
随着能源对环境的影响越来越明显，氢气作为一种节能、环保的新能源，在内燃机领
域受到越来越多的重视。
氢作为一种无污染的清洁能源，具有高热值、更完善的燃烧以及可穿越更多燃烧室等
多种优势。
比如，氢气更容易被内燃机完全燃烧及稳定，从而提升内燃机的可靠性，并可
有效的减少燃烧的排放。
相比数排放，氢能有效地减少噪音，节省能源，减轻内燃机燃烧
过程中发生的应力，延长燃料更换间隔，因此大大提升了内燃机的环保性。
此外，氢气作为内燃机的燃料，可以显著降低排放，提升发动机的动力和性能，从而
有效的改善内燃机的性能，总的硫氧化物排放可降低70%，颗粒物排放也可显著降低。
此外，氢气可以比传统燃料节省较多的燃料，因此在实际经济收益方面也有优势。
综上，氢气可用于提升内燃机的环保性、燃料性能、性能及经济收益。
同时，氢在内
燃机应用还有待完善，除了在技术和设备方面做出更多的进步外，需要不断发展更新技术，以有效控制发动机，优化其性能等。
总的来说，氢气在内燃机的应用具有不可忽视的重要性，氢能提供更加清洁优质的燃料，改善发动机性能。
届时，汽车行业将会有更强的准入条件，以适应更严格的环保要求，发动机技术将会有一定的提升。
因此，氢气可以有效地改善动力传动系统和排放标准，从
而减少汽车产品对环境的污染，为推动可持续发展发挥重要作用。
氢能的利用与研究进展
氢能的利用与研究进展随着可再生能源的快速发展，氢能作为一种清洁能源备受瞩目。
氢能主要分为两种形式：一种是将清洁能源（如风能、太阳能等）转化为氢能，另一种是利用氢能作为燃料进行发电。
本文将从这两个方面分别探讨氢能的利用与研究进展。
一、将清洁能源转化为氢能将清洁能源转化为氢能是实现氢能利用的关键步骤。
在目前的技术水平下，采用水电解将水分解成氢与氧的方法是最为常见和成熟的方法。
但是，水电解存在电能转化效率低、电能存储效率低、电解过程中需要消耗大量的能源等问题。
因此，研究开发新型氢源技术成为当前的热点和难点。
在新型氢源技术领域，光解水是一种被广泛研究的技术。
光解水是利用光干扰水中光催化体，分解水分子成氢和氧的技术。
这种技术不需要外部电力供应，能同时利用太阳能对水进行光催化分解。
但光解水存在光催化效率低、光催化体的稳定性低等问题，因此还需进一步的研究。
值得关注的是，随着新一代核聚变技术的研发和利用，氢能的应用领域将会得到进一步拓展。
核聚变利用氘作为燃料，产生高能中子和氦元素，在燃料消耗的同时，氢气得到充分利用，因此被誉为是最为理想的清洁能源之一。
尽管核聚变技术尚未成熟，但其前景广阔，值得我们关注和期待。
二、利用氢能作为燃料将氢作为燃料进行发电，成为氢能利用的另一种形式。
在利用氢能作为燃料的领域，氢燃料电池、氢燃气轮机作为其中的代表性技术备受关注。
氢燃料电池是一种将氢能转化为电能的技术。
在氢燃料电池中，氢气经过氧化反应与净化后，在电极上与氧气发生反应，产生电和水。
氢燃料电池具有高效率、低污染、噪音低等优点，因此在汽车、电动工具、建筑供电等方面有广泛的应用前景。
目前，氢燃料电池的商用化已成为氢能产业发展的一个重要方向。
但在商用化过程中，氢气的储存、管道运输、加氢设施、安全等问题还亟需解决。
与氢燃料电池相比，氢燃气轮机在大型发电厂等领域被广泛应用。
氢燃气轮机是利用氢气能量转动涡轮发电的技术。
相较于化石燃料，氢气在氧化反应后的排放物只有水，不产生二氧化碳等有害气体，因此具有环保、低污染等优点。
氢能在燃烧发动机上利用的研究综述
氢能在燃烧发动机上利用的研究综述黄佐华 王金华 黄印玉 张勇 刘亮欣 刘兵 蒋德明西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室摘要：氢气是未来燃烧发动机最有前途的燃料，氢能在燃烧发动机上的规模利用将取决于氢能的规模化制备。
燃氢发动机升功率下降，燃烧控制比较困难，目前燃料成本仍然较高，距离规模化使用还有一定的距离。
天然气掺氢燃烧发动机将是氢能在燃烧发动机上应用最有前途和最具可行性的方式。
天然气掺氢发动机虽开展了一些研究工作，但距离发动机推广使用还有很多研究工作要做，特别是天然气-氢气-空气混合气燃烧基础研究方面和发动机燃烧与控制的基础性研究方面。
主题词：氢能；燃烧发动机；利用Utilization of Hydrogen in Combustion Engine-A ReviewHuang Zuo-hua, Wang Jin-hua, Huang Yin-yu, Zhang Yong,Liu Liang-xin, Liu Bing, Jiang De-mingState Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an, 710049, ChinaAbstract: Hydrogen is regarded as the most promising fuel for combustion engine while the large scale application of such engine will depend on the large scale production of hydrogen. Pure hydrogen engine will bring power loss of engine and has difficulty in engine controlling besides high cost of the fuel, and those make it still to have a long time before being widely utilized. Addition of hydrogen into natural gas is the most promising and feasible approach for hydrogen utilization in combustion engine, although some preliminary work had been done in natural gas/hydrogen combustion engine, there still has more work needed to be conducted especially in the aspects of fundamental study such as combustion characteristics of natural gas-hydrogen-air mixture as well as the combustion and controlling of the engine.Keywords: Hydrogen; Combustion engine; Utilization前言化石燃料的短缺已成为世界各国面临的主要问题，化石燃料的储藏量有限，预计到本世纪中叶地球上的化石燃料将被消耗完，届时石油替代燃料如天然气、氢气和生物质燃料等将成为燃烧发动机的主要燃料。
氢内燃机研究报告-概述说明以及解释
氢内燃机研究报告-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述：氢内燃机作为一种新型的动力系统，被广泛认为是未来汽车和航空领域的重要发展方向之一。
相比传统燃油发动机，氢内燃机具有零排放、高效率、可再生资源利用等诸多优点，备受研究和关注。
本文将对氢内燃机的定义和原理、优点和挑战以及在环保和能源领域的应用进行深入探讨，旨在为读者提供关于氢内燃机技术的全面了解。
同时，本文还将展望氢内燃机未来的发展方向，探讨其在汽车工业中的潜在应用，并对研究报告做出总结，为相关领域的研究和实践提供参考。
文章结构部分主要围绕氢内燃机的定义、原理、优点、挑战、应用和未来发展展开，通过引言引出主题，接着进入正文部分详细讨论氢内燃机的各个方面，最后在结论部分对未来发展和潜在应用进行展望，总结全文内容。
整篇文章的结构清晰，逻辑性强，能够帮助读者全面了解和深入了解氢内燃机的相关知识和潜力。
"3.3 总结": {}}}}请编写文章1.2 文章结构部分的内容1.3 目的目的部分：本研究旨在全面探讨氢内燃机的定义、原理、优点和挑战，以及在环保和能源领域的应用情况。
通过对氢内燃机的深入研究，我们希望可以为未来氢内燃机的发展提供有益的参考和倡导，同时探讨其在汽车工业中的潜在应用和可行性，为加速氢能源技术在汽车领域的推广和应用做出贡献。
通过本研究的总结和展望，为氢内燃机技术的未来发展方向提供理论支持和实践指导。
2.正文2.1 氢内燃机的定义和原理氢内燃机是指利用氢气作为燃料进行燃烧，从而产生动力的一种发动机。
与传统的内燃机不同，氢内燃机在燃烧过程中产生的主要排放物为水蒸气，没有有害气体排放，因此被认为是一种清洁能源技术。
氢内燃机的原理与传统的内燃机类似，都是利用燃料在氧气的存在下通过燃烧释放能量，驱动活塞运动，从而产生动力。
不同的是，氢内燃机燃烧的燃料是氢气，而不是传统的汽油或柴油。
氢气在燃烧时只产生水蒸气，不会产生二氧化碳等有害物质，因此具有零排放的环保特性。
氢内燃机发展现状
氢内燃机发展现状氢内燃机作为一种新型清洁能源发动机，具有零排放、高效能和环保等特点，具有广泛的应用前景。
下面将从氢内燃机的概念和工作原理、发展历程以及现状进行阐述，介绍氢内燃机在能源领域的重要性和前景。
概念和工作原理氢内燃机是利用氢气作为燃料的发动机，其工作原理类似于传统内燃机。
氢气通过进气系统进入气缸，与空气混合后经过压缩，然后通过火花塞点火起燃，产生高温高压气体推动活塞运动，从而驱动曲轴旋转，完成发动机的工作。
发展历程氢内燃机的发展可以追溯到19世纪的早期，当时科学家们开始探索氢气作为燃料的潜力。
随着科技的发展和能源需求的增加，氢内燃机在20世纪逐渐受到关注。
20世纪60年代，德国和美国等国家开始开展氢内燃机的研究，初步实现了氢气作为燃料的内燃机。
然而，由于氢气的低能量密度、储存和供应的困难等问题，氢内燃机的发展一直受到制约。
直到近年来，随着新能源技术的不断发展，氢气的生产、储存和输送技术得到了突破，氢内燃机又重新成为研究热点。
目前，氢内燃机已经实现了从燃料电池到氢气内燃机的转化，同时也在汽车、船舶和发电等领域得到了广泛应用。
现状随着氢能技术的不断突破和国际对于清洁能源的重视，氢内燃机的发展前景被越来越多的人所看好。
目前，世界各国都在积极推动氢能技术的研发和应用。
例如，日本将氢能技术作为国家战略，已经开始在交通、航空和建筑等领域进行实际应用，同时也在国际合作中共享技术和经验。
德国和美国等国家也在加大对氢内燃机的研发和推广力度。
在汽车领域，氢燃料电池车已经成为新能源汽车的重要方向之一、氢内燃机作为燃料电池的替代品具有成本低、工艺简单等优势，可以成为燃料电池发展中的过渡技术。
目前，一些汽车制造商已经推出了使用氢内燃机作为动力的氢燃料汽车，如丰田的Mirai。
在船舶领域，氢内燃机可以替代传统的柴油发动机，减少排放，提高燃烧效率。
一些国际航运公司已经开始将氢燃料技术应用在船舶上，实现船舶动力的清洁化。
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氢能在燃烧发动机上利用的研究综述黄佐华 王金华 黄印玉 张勇 刘亮欣 刘兵 蒋德明西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室摘要：氢气是未来燃烧发动机最有前途的燃料，氢能在燃烧发动机上的规模利用将取决于氢能的规模化制备。
燃氢发动机升功率下降，燃烧控制比较困难，目前燃料成本仍然较高，距离规模化使用还有一定的距离。
天然气掺氢燃烧发动机将是氢能在燃烧发动机上应用最有前途和最具可行性的方式。
天然气掺氢发动机虽开展了一些研究工作，但距离发动机推广使用还有很多研究工作要做，特别是天然气-氢气-空气混合气燃烧基础研究方面和发动机燃烧与控制的基础性研究方面。
主题词：氢能；燃烧发动机；利用Utilization of Hydrogen in Combustion Engine-A ReviewHuang Zuo-hua, Wang Jin-hua, Huang Yin-yu, Zhang Yong,Liu Liang-xin, Liu Bing, Jiang De-mingState Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an, 710049, ChinaAbstract: Hydrogen is regarded as the most promising fuel for combustion engine while the large scale application of such engine will depend on the large scale production of hydrogen. Pure hydrogen engine will bring power loss of engine and has difficulty in engine controlling besides high cost of the fuel, and those make it still to have a long time before being widely utilized. Addition of hydrogen into natural gas is the most promising and feasible approach for hydrogen utilization in combustion engine, although some preliminary work had been done in natural gas/hydrogen combustion engine, there still has more work needed to be conducted especially in the aspects of fundamental study such as combustion characteristics of natural gas-hydrogen-air mixture as well as the combustion and controlling of the engine.Keywords: Hydrogen; Combustion engine; Utilization前言化石燃料的短缺已成为世界各国面临的主要问题，化石燃料的储藏量有限，预计到本世纪中叶地球上的化石燃料将被消耗完，届时石油替代燃料如天然气、氢气和生物质燃料等将成为燃烧发动机的主要燃料。
今后地球上的能源增长将主要依靠清洁能源和可再生能源。
据联合国预测，到2050年全球60%的电力和40%的能源消费将由可再生能源提供。
化石燃料的燃烧会产生有害排放物，如NOx, CO, HC, Smoke, PM 以及温室气体CO 2，燃烧发动机解决这一问题的一个有效途径是采用清洁燃料。
氢能是一种清洁燃料，可以利用生物质热解制氢和太阳能光解水制氢，随着规模化制氢技术的成熟和大规模氢气的制备，氢能在发动机上的黄佐华，男，，教授，主要研究方向是内燃机燃烧和清洁燃料发动机1963-使用势在必行，它不仅能够补充石油类燃料短缺问题甚至填补石油耗尽后发动机燃料出现的空白，也为大幅度降低发动机排气污染提供了途径。
因此，燃氢发动机和掺氢燃烧发动机的研究与开发对于氢能的利用和降低机动车排气污染具有十分重要的意义。
表1 给出了氢气、甲烷和汽油的燃料特性，表2列出了他们的燃烧特性参数。
氢气与碳氢类燃料相比有很高的扩散速率，这对改善混合气质量和均匀性有利，氢气壁面淬熄距离很小，从而使火焰能传播到壁面更近处和燃烧室狭缝间隙内，燃烧更完全，碳氢排放低。
表1 氢气、甲烷和汽油的燃料特性燃料特性 氢气 甲烷 汽油1 atm, 300K 下的密度 (kg/m 3)0.082 0.717 7.16 理论空燃比 (% by volume)29.53 9.48 1.65 理论燃空质量比0.029 0.058 0.069 燃烧后摩尔变更系数0.85 1 1.058 质量燃料高热值 (MJ/kg)141.7 52.68 48.29 质量燃料低热值 (MJ/kg)119.7 46.72 44.79 体积燃料高热值 (MJ/m 3)12.1 37.71 233.29 体积燃料低热值 (MJ/m 3)10.22 33.95 216.38 1kg 理论空燃比混合气燃烧热 (MJ)3.37 2.56 2.79 300K 下的动力粘度 (mm 2/s)110 17.2 1.18 300K 下导热率 (mW/m K) 182 34 11.2 空气中燃料扩散系数 (cm 3/s) 0.61 0.189 0.05 燃料辛烷值 130 93 碳氢比 0 0.25 0.44 表2 氢气、甲烷和汽油的燃烧特性参数 燃烧特性 氢气 甲烷 汽油 着火极限 (% by volume) 4-75 5.3-15 1.6-6 最小点火能量 (mJ) 0.02 0.28 0.25 层流火焰速率 (m/s) 1.9 0.38 0.37-0.43绝热火焰温度 (K) 2318 2190 2470 自燃温度 (K) 858 813 500-750 淬熄距离 (mm) 0.64 2.03 2 氢气作为燃烧发动机燃料具有以下特点： （1） 与其他燃料相比，氢气在宽广的温度和压力范围内都具有很高的火焰传播速率，即使在稀混合气条件下仍具有很高的火焰传播速率，燃烧时间缩短。
（2） 稀燃能力比其他燃料强，发动机能在稀混合气下稳定工作。
（3） 稀混合气燃烧和快速放热速率使燃氢发动机具有很好的热效率。
（4） 燃氢发动机具有很好的排放特性，燃烧后无一氧化碳，二氧化碳，硫化物，碳烟和颗粒物排放，只产生氮氧化物和水，稀混合气燃烧时氮氧化物也可降低到比其他燃料低得多的水平。
（5） 快燃能保证发动机高速下的性能，具有好的低温环境下工作性能和冷起动性能。
（6） 缸内辐射传热量小，对流传热量多，稀混合气时此现象更为明显。
（7） 燃烧循环变动小，即使在稀混合气下工作也具有低的燃烧循环变动率，对降低发动机排放和提高性能有利。
（8） 氢气由于火焰传播速率很快，因此具有很高的有效辛烷值（effective octane number）。
（9） 添加少量氢气可明显改善其他燃料（特别是气体燃料）的燃烧特性和排放。
（10）点火提前角推迟后仍能保持很好的热效率，燃烧可在上止点附近结束，从而确保了发动机输出功率。
（11）稀混合气时允许提高发动机压缩比提高热效率和功率。
（12）燃烧速率快的氢气使发动机性能对燃烧室形状、湍流强度和进气涡流不敏感。
（13）允许使用更大的废气再循环。
燃氢发动机使用上缺点：（1） 20MPa下的压缩氢气能量只相当于同等体积下汽油燃料的5%，因此燃氢发动机的行驶里程受到限制。
（2） 燃氢发动机由于混合气热值下降和采用稀燃方式，发动机功率输出受到限制。
（3） 着火所需能量低，点火前的混合气控制比较困难，进气管容易发生回火现象。
（4） 燃烧压力高，易于发生爆燃，等价的燃料辛烷值低于汽油和甲烷。
（5） 理论空燃比下燃烧产生较高的压力和温度，氮氧化物排放高。
燃烧噪声高，发动机振动大。
（6） 增压困难。
（7） 传热损失相对较大。
（8） 发动机升功率低，获得同等功率要比汽油机缸径大40-60%，进而带来发动机转速降低，机械损失增加，发动机抗爆能力下降。
改善燃氢发动机性能的途径：（1） 氢气作为燃烧促进添加剂掺混到其他燃料或其他燃料燃烧时的混合气中，提高火焰传播速率和发动机热效率。
由于氢气是气体燃料，天然气存在燃烧速率慢的缺点，天然气掺氢燃烧被认为是最理想的燃料组合方式。
（2） 采用氢气缸内直喷方式，此方式可避免充气系数降低缺点和利用层状混合气燃烧优点，发动机压缩比提高，使发动机性能提高和排放降低。
（3） 使用液氢燃料，提高单位容积下燃料箱的热值和汽车行驶里程。
1 燃氢发动机美国Sandia National Laboratory开展了燃氢发动机的研究工作，发现借助于氢气的高火焰传播速率，在稀混合气和废气再循环条件下，发动机热效率得到提高，NOx排放达到California Air Resources Board提出的零排放车辆标准。
目前该实验室在发动机氢能利用方面主要开展天然气掺氢燃烧，掺氢比例控制在30%以下[1]。
氢气缸内直喷或CNG/H缸内直喷可借助于层状混合气燃烧特点来实现发动2机燃氢目的，此方式可避免含氢燃料在压缩冲程中的早燃现象，燃烧始点也相对容易控制。
H. S. Yi等人对比了氢气进气管喷射和缸内喷射发动机的燃烧特性，由于进气管喷射时发动机冲量系数较低，相同混合气浓度下发动机功率低，缸内直喷时火焰发展期是进气管喷射时的一半，认为这主要是由于喷射时缸内高的压力和温度，燃烧起始阶段层流火焰速率大，有助于火核的迅速发展。
然而，两种燃料供给方式下的快速燃烧期变化不大[2]。
Yang 等人研究了缸内直喷燃氢发动机点火时刻优化和喷射器，开发了一种高压氢气喷射的喷射器及其控制系统并进行了相关的试验研究[3-4]。
2 天然气掺氢燃烧发动机氢气的稀燃极限是1.0=φ，远远低于汽油的稀燃极限6.0=φ和天然气的稀燃极限5.0=φ，因此，把少量氢气加入到液体和气体燃料中可以扩展其混合气的稀燃极限。
天然气和氢气等气体燃料在使用时不存在液体燃料使用上的一些问题，如气阻、冷壁面淬熄、燃料不完全蒸发、混合不良等，研究认为天然气和氢气是最佳的石油替代燃料。
天然气发动机产生的CO 2、CO 和HC 排放可以通过向天然气掺氢而得到降低。