氫內(nèi)燃機(jī)的定義
氫內(nèi)燃機(jī)是一種利用氫氣作為燃料的內(nèi)燃機(jī)。與傳統(tǒng)的汽油或柴油內(nèi)燃機(jī)不同，氫內(nèi)燃機(jī)燃燒氫氣時(shí)產(chǎn)生的主要排放物是水蒸氣，因此它被認(rèn)為是一種清潔的
。氫氣通過(guò)與空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，釋放出能量，推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生動(dòng)力。
氫內(nèi)燃機(jī)的研究和發(fā)展可以追溯到19世紀(jì)初。瑞士人伊薩克·代·李瓦茨在1807年制成了世界上第一款氫氣內(nèi)燃機(jī)。然而，由于當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制，氫氣內(nèi)燃機(jī)并未得到廣泛應(yīng)用。1968年，前蘇聯(lián)科學(xué)院用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了分別燃用汽油和氫的試驗(yàn)，改用液氫的結(jié)構(gòu)方案，發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率提高，熱負(fù)荷減輕。
氫內(nèi)燃機(jī)的工作原理
氫內(nèi)燃機(jī)的工作原理與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)類似，但其燃料供給系統(tǒng)和燃燒過(guò)程有所不同。在氫內(nèi)燃機(jī)中，氫氣通常以氣態(tài)形式儲(chǔ)存，并通過(guò)精確控制的噴射系統(tǒng)注入到燃燒室中。由于氫氣的
燃燒速度非�？�，因此需要對(duì)點(diǎn)火時(shí)機(jī)和混合氣的濃度進(jìn)行精細(xì)的調(diào)節(jié)，以確保發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)和效率。可以簡(jiǎn)單的理解為燒氫氣的發(fā)動(dòng)機(jī)，其基本原理與普通的汽油或者柴油內(nèi)燃機(jī)的原理一樣，是基本的汽缸—活塞式的內(nèi)燃機(jī)，同樣是按照吸氣——壓縮——做功——排氣4個(gè)沖程來(lái)完成化學(xué)能對(duì)機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，只是氫內(nèi)燃機(jī)里的燃料是氫氣。
氫內(nèi)燃機(jī)的構(gòu)造
氫內(nèi)燃機(jī)的構(gòu)造和汽柴油內(nèi)燃機(jī)類似。部分設(shè)備需要為了應(yīng)用氫氣而進(jìn)行改良。
1、改進(jìn)的燃燒系統(tǒng)氣門和氣門座：由于氫氣的特殊性質(zhì)，氫內(nèi)燃機(jī)需要硬化氣門和氣門座，以提高耐久性和抗腐蝕性。連桿：更堅(jiān)固的連桿用于承受更高的燃燒壓力�；鸹ㄈ悍倾K金尖頭火花塞，因?yàn)殂K金在高溫下可能會(huì)與氫氣發(fā)生反應(yīng)。點(diǎn)火線圈：更高電壓的點(diǎn)火線圈，以確保氫氣能夠可靠地點(diǎn)燃。
2、燃料供給系統(tǒng)噴油器：專為氣體而不是液體設(shè)計(jì)的噴油器，用于將氫氣精確地噴射到燃燒室內(nèi)。進(jìn)氣歧管：改良的進(jìn)氣歧管，以優(yōu)化氫氣與空氣的混合。增壓器：正壓增壓器，幫助提高進(jìn)氣效率。
3、發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)電子控制單元（ECU）：用于精確控制氫氣的噴射量和點(diǎn)火時(shí)機(jī)，以優(yōu)化燃燒效率和排放。
4. 其他改進(jìn)曲軸阻尼器：更大的曲軸阻尼器，以吸收燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)。缸墊材料：更強(qiáng)的缸墊材料，以應(yīng)對(duì)氫氣燃燒產(chǎn)生的高溫。發(fā)動(dòng)機(jī)油：高溫發(fā)動(dòng)機(jī)油，以保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部部件免受高溫影響。
氫內(nèi)燃機(jī)的優(yōu)勢(shì)
氫氣的補(bǔ)充過(guò)程比充電電池快得多，這使得氫內(nèi)燃機(jī)在某些應(yīng)用場(chǎng)景中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
高效：氫氣的能量密度高，意味著它可以提供較高的能量輸出，這意味著在相同體積或重量下，氫內(nèi)燃機(jī)可以提供更長(zhǎng)的行駛距離。
低成本：氫內(nèi)燃機(jī)的成本相對(duì)較低，特別是與氫燃料電池相比。氫內(nèi)燃機(jī)的裝置成本與汽油機(jī)相當(dāng)，而且大部分零部件可以與現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)通用，這大大降低了開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的成本。此外，氫內(nèi)燃機(jī)對(duì)氫氣燃料的純度要求較低，無(wú)需深度提純，這也進(jìn)一步降低了成本。
環(huán)保：氫內(nèi)燃機(jī)的排放物主要是水蒸氣，幾乎沒(méi)有其他有害物質(zhì)，如二氧化碳、一氧化碳和碳煙顆粒，因此對(duì)環(huán)境友好。
適用性和兼容性高：氫內(nèi)燃機(jī)可以沿用現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)工業(yè)體系進(jìn)行開(kāi)發(fā)，大部分零部件與現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)成熟產(chǎn)品通用。這意味著氫內(nèi)燃機(jī)可以在現(xiàn)有的生產(chǎn)線中制造，無(wú)需大規(guī)模的投資建設(shè)新的工廠和設(shè)備
。無(wú)冷啟動(dòng)問(wèn)題：氫內(nèi)燃機(jī)不需要熱機(jī)，不存在冷啟動(dòng)問(wèn)題，具有較好的燃料經(jīng)濟(jì)性。這對(duì)于寒冷地區(qū)的車輛使用尤為重要。