随着石油资源的匮乏、全球环境的恶化,排放法规对排放物的限制越来越严格。使用清洁能源和可再生能源已成为首选。其中,氢气燃烧清洁且可再生,是一种很有前景的内燃机代用燃料。先前的研究者对氢能作了较为系统的开发与研究,但是,对氢/空气基础燃烧特性、氢/空气化学反应机理等方面的研究尚有待于深入进行。本文首先基于燃烧测试系统平台,采用分压法匹配混合气成分,火花塞直接点火,试验研究了氢/空气混合气的层流燃烧特性。试验得出不同燃空当量比和初始温度对无拉伸火焰层流燃烧速度、已燃区终态温度、马克斯坦长度的影响规律,结果表明:在研究范围内,层流燃烧速度和已燃区温度随着燃空当量比的增大先增大后减小,随着初始温度的增大而增大,已燃区温度最大值均出现在燃空当量比为1.0。然后,应用化学反应动力学软件CHEMKIN,利用敏感性分析、生成速率分析以及反应路径分析,讨论了不同当量比下氢气氧化的详细化学反应历程,得出了不同的混合气浓度对反应过程有影响,提出了用于描述氢空气预混层流燃烧速度的包含14基元、26步反应的简化机理,并对简化机理进行了分析。最后,为了深入研究氢燃料内燃机的燃烧特性,建立了基于简化的化学反应机理的燃烧模型,模拟计算了氢气的燃烧过程,分别讨论了压缩比、转速、EGR和进气温度对缸内燃烧过程的影响。研究发现,压缩比、转速及进气温度等诸多参数,会对氢燃料内燃机的运行有影响;热EGR技术可以有效地降低缸内温度和缸内压力,进而降低NO排放,但较大的EGR率将导致氢内燃机效率的快速下降。