节约能源与保护环境是当今世界普遍关注的两大主题。汽车行业的迅猛发展不仅加快了地球有限能源的消耗也造成了环境的严重污染。为了缓解能源压力,降低汽车尾气排放污染,寻找汽车发动机的替代的“清洁燃料”成了迫在眉睫的问题。氢能以其广泛存在性、永久再生性、清洁性、用途广泛性以及作为汽车发动机燃料的众多优越性成为最有广阔前景的替代能源之一。因此,系统深入地研究氢气作为发动机燃料的特性是一项意义重大并富有挑战性的工作。本文论述并研究了氢气发动机的不同混合气形成方式,对比发现进气歧管喷射式发动机具有研究和推广的优势。根据氢气作为发动机燃料的理化特性,研究了异常燃烧和NO_x的形成机理,提出了抑制异常燃烧和减少NO_x排放的措施。对比研究发现,优化控制喷氢正时和合理控制混合气的浓度可以有效避免异常燃烧的发生,在NO_x排放较高的混合气浓度区,延迟点火可以降低排放,但效果不明显,合理控制EGR率可以降低排放到理想水平,并且功率损失比较小。本文对现有的4JB1发动机进行改造,构建了氢气供给系统和电子控制系统,采用了各缸独立点火系统和电子节气门。为了使进气歧管喷射式氢气发动机满足动力性、排放性,提出对过量空气系数实行分区,不同的区域基于不同的目的进行控制,对燃氢发动机的空燃比实施动态控制。同时研究了空燃比、点火提前角、喷氢正时等参数的控制策略,对有效降低NO_x排放、合理控制功率输出、抑制异常燃烧作出了理论指导。通过台架试验,得出了氢气发动机顺利起动的优化控制参数,并在负荷特性曲线下进行了氢气发动机与天然气发动机进行了动力性、排放性等方面的对比研究。通过理论研究和台架试验,进气歧管喷射的氢气发动机具有理想的动力性能和优越的排放性能,并且对现有的发动机不需太大改动,具有一定的研究和实用价值。