综述：氢内燃机燃烧与排放特性研究综述

（编辑推荐）本综述系统解析氢内燃机（H2 -ICE）高效清洁燃烧路径，揭示超稀薄燃烧（45%热效率）与冷EGR协同水喷射（NOx 降低97%）等关键技术机制，提出三元燃料（氢-柴油-醇）与AI控制的前沿方向，为交通领域碳中和提供多技术联用解决方案。

　　

Abstract
氢能作为21世纪最具潜力的碳中和能源载体，其在内燃机中的燃烧特性与排放控制成为研究焦点。氢内燃机（H₂
-ICE）凭借与现有动力系统的兼容性，在重型运输领域展现出独特优势。研究表明，纯氢燃烧具有超高速火焰传播（>3 m/s）和极短点火延迟时间，但伴随回火风险；而氢混合燃料（如氢-天然气）通过热稀释效应可将NO_x
峰值温度控制在1600K以下。

Properties of hydrogen
氢燃料的辛烷值高达130，其可燃范围（4%-75%体积分数）远超传统燃料。超高的扩散系数（0.61 cm²
/s）促进混合气均匀分布，但低点火能量（0.02 mJ）也易引发早燃。值得注意的是，氢的绝热火焰温度（2118K）直接关联NO_x
生成动力学。

Combustion and emission characteristics
纯氢燃料通过高压直喷实现零CO₂
排放，但NO_x
排放呈现"双峰分布"：在当量比0.5-0.8时达到峰值。氢-柴油双燃料系统则表现出"协同燃烧效应"——10%氢掺混可使燃烧效率提升12%，同时将碳烟粒径减小至20nm以下。

Lean burn
超稀薄燃烧（λ>2.5）通过增强缸内湍流强度（湍流强度提升40%），使制动热效率突破45%大关。过量空气系数每增加0.5，NO_x
排放呈指数级下降，但需注意燃烧不稳定性阈值（COV_IMEP

5%）的限制。

Ternary blended fuel
氢-柴油-醇三元燃料通过动态能量配比（氢30%+柴油60%+甲醇10%）实现"三阶段清洁燃烧"：氢加速火焰传播，柴油维持压燃稳定性，醇类燃料的汽化潜热（1100 kJ/kg）有效抑制爆震。该技术在重型商用车实测中实现NO_x
和PM同步降低90%以上。

Conclusion
未来研究将聚焦于：1）AI控制的μs级超稀薄燃烧时序调控；2）低温氢环境下材料相容性挑战；3）燃料-EGR-水喷射三级协同优化模型。氢内燃机作为能源转型的关键过渡技术，其技术突破将直接影响交通领域碳中和进程。