氢内燃机是一种使用氢气作为燃料的内燃机。与传统的内燃机相比，氢内燃机排放的污染物极少，几乎不产生有害物质，对环境友好。此外，氢内燃机具有较高的能量密度和较长的续航里程，适用于各种应用场景。
氢内燃机的工作原理
与传统的内燃机类似。在氢内燃机中，氢气作为燃料被引入燃烧室中，与空气中的氧气混合后点燃。燃烧产生的高温高压气体推动活塞运动，转化为机械能。在氢内燃机中，由于氢气的特殊性质，通常需要特殊的进气系统和点火系统。此外，为了保证可靠的性能和安全性，需要特殊的设计和控制策略。
氢内燃机的供氢系统与氢燃料电池车相同。发动机本体与天然气发动机类似，增加了氢气喷射系统，后处理主要处理氮氧化物，总体技术可靠性高，成本低，还能对现有车辆进行改装升级，在环保方面潜力很大。
同时，氢内燃机使用的燃料氢气，对纯度的要求不高，可以直接使用工业副产氢，不需要进一步的提纯，进一步降低了成本。（氢燃料电池对于氢的纯度就有一定的要求）
另外，氢内燃机比氢燃料电池更加适应高负荷运行工况，更适用于重载、非道路、建筑和专用商用车。
随着全球对可持续发展和清洁能源需求的提高，氢内燃机的应用越来越广泛。目前，氢内燃机已应用于各种领域，包括汽车、飞机、火箭、发电机组等。
在汽车领域，氢内燃机可以作为一种替代传统燃油发动机的清洁能源解决方案，适用于城市和郊区的交通出行。
丰田与雅马哈发动机合作开发了氢燃料V-8发动机。在今年早些时候的一份公告中，雅马哈表示，5.0升V-8将基于雷克萨斯RC Coupe使用的V-8发动机，并对其缸盖和喷油器等进行修改。雅马哈声称，该发动机可在 6800 rpm时产生 455马力，在 3600 rpm时产生 537N.m扭矩。这比它所基于的原始汽油V-8的功率要小一点，但性能仍然相当可观。但氢V-8最令人惊叹的功能必须是它八合一顶部安装的排气歧管，雅马哈声称它会产生独特的高频声音。
如前所述，这是可以应用于摩托车发动机的技术。雅马哈还与川崎建立了合作伙伴关系，第一个使用氢技术的发动机很可能是增压H2装置，因为川崎已经完善了另一项基本技术：直喷，这是必需的，因为在氢发动机中，燃料直接喷射到燃烧室中。
氢燃料发动机已经被证明具有向从小轿车到公共汽车等各种车辆提供动力的能力。未来，氢燃料也可能为民用飞机提供动力。在航空领域，氢内燃机可以为飞机提供高效的能源，并且具有较低的噪音和振动。在电力领域，氢内燃机可以作为一种可靠的备用电源和调峰电源，提供稳定的电力输出。
一、氢内燃机主流技术
氢内燃机是使用氢气作为燃料的内燃机，具有高能量密度、环保等优点。目前，氢内燃机主流技术是直接喷射式。
直接喷射式氢内燃机
直接喷射式氢内燃机是通过高压将氢气直接喷射到发动机的燃烧室中，与空气混合后进行燃烧。这种技术可以有效地提高氢气的燃烧效率，并且可以灵活地调节输出功率。但是，由于氢气的特殊性质，需要采用特殊的喷射器和燃烧室设计，因此制造成本较高。
直喷氢内燃机按喷射压力可划分为高压直喷和低压直喷，低压直喷的喷射压力通常在1.5 ~ 6 MPa，而高压直喷一般大于10 MPa。
缸内直喷消除了氢气占用气缸容积的问题，大幅提升了氢内燃机的动力性，氢内燃机化学当量比混合气热值由2.98 MJ/m³ 提高到4.23 MJ/m³，而汽油机只有3.81 MJ/m³，如下图 所示，直喷氢内燃机理论上相比于同排量的汽油机可以提高17%的动力性。
相比于进气道喷射，直喷氢内燃机可以在进气门关闭后再喷射，避免氢气回流进入进气道导致回火。在相同工况下，直喷氢内燃机可以采用更稀薄的燃烧方式，从而降低了泵气损失，提升热效率。
二、 要实现氢气在内燃机中燃烧工作，有以下制约因素：
1.氢气的储存和运输
由于氢气是一种气体，在常温常压下难以储存和运输。因此，需要采用特殊的设备和技术来储存和运输氢气，如高压氢气瓶和液态氢气储存系统。
2.氢气的注入和混合
将氢气注入内燃机并与空气进行混合是一项技术挑战。氢气的注入需要精确控制，以避免爆炸和不可预测的燃烧。同时，氢气和空气的混合也需要优化，以确保燃烧的稳定性和效率。
3.氢气的燃烧稳定性
氢气在内燃机中燃烧可能会产生不稳定的燃烧现象，如爆燃和爆裂。这些现象可能会损坏内燃机，因此需要采取措施来确保氢气燃烧的稳定性。
4.氢气的能效
虽然氢气燃烧可以产生高能量输出，但其能效可能比传统燃料低。这是因为氢气的燃烧需要更多的能量来将其注入内燃机，并且氢气的燃烧温度较高，会导致内燃机热损失增加。
5.环境影响
氢气内燃机工作时，若使用液氨作为燃料，燃烧时还会产生氮氧化物温室气体排放，对环境造成影响。因此，需要采取措施来减少温室气体的排放，如采用可再生能源来生产氢气和使用高效的能源转换技术。
三、 氢内燃机的应用前景
氢内燃机技术可广泛应用于公共汽车、出租车、货车、火车和飞机等交通运输领域。此外，在能源领域，氢内燃机技术也可用于分布式能源系统、能源互联网、智能电网和储能技术等方面。
随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展，氢内燃机技术未来将有很大的发展空间。预计未来几年，氢内燃机技术的研发和应用将得到更广泛的推广和应用。同时，随着环保意识的不断增强，越来越多的机构和个人将加入到氢内燃机技术的研究和应用中来。
目前，许多汽车制造商和科研机构都在积极探索氢内燃机技术的商业模式。例如，一些机构正在探索如何通过提供氢燃料服务来获取收益。此外，一些机构还在探索如何通过销售氢内燃机技术来获取收益。
四、 全球氢内燃机发展阻碍
1）资源分配不均
在全球范围内，氢内燃机的研发和生产资源分配不均。一些地区已经建立了先进的研发设施，而其他地区则缺乏必要的资金和技术支持。这导致了不同地区在氢内燃机技术发展上的不平衡。
2）技术瓶颈
尽管氢内燃机具有许多优点，但仍存在一些技术瓶颈。例如，氢气的储存和运输需要高成本和复杂的技术，而氢内燃机的能效和性能也尚未达到传统内燃机的水平。
3）环境问题
氢内燃机的生产和使用也可能会对环境产生影响。例如，生产氢气需要大量能源和资源，并且在使用过程中可能会产生一些环境污染物。此外，氢内燃机的废弃处理也是一个需要解决的问题。
4）经济成本
氢内燃机的制造成本较高，使得其价格高于传统的内燃机。这使得氢内燃机在市场上的推广和应用受到了一定的限制。
5）社会接受度
对于一种新型的能源，氢能源的使用需要得到社会的广泛接受。然而，由于人们对氢能源的安全性和可靠性存在疑虑，这在一定程度上阻碍了氢内燃机的发展。
6）政策支持不足
在一些国家和地区，氢内燃机的发展尚未得到政策层面的充分支持。政府缺乏对氢能源研发和应用的鼓励措施，这也限制了氢内燃机的发展
总之，全球氢内燃机技术发展是一个具有广阔前景的领域。未来几年，随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展，氢内燃机技术将发挥越来越重要的作用。
综上所述，全球氢内燃机的发展面临着诸多阻碍，需要在政策、技术、经济和社会等多个层面加以解决。只有克服了这些挑战，氢内燃机才能在全球范围内得到广泛应用，并为可持续发展做出贡献。
