有没有可能是氢发动机？
虽说现在新能源汽车渗透率越来越高了，很多人就会有疑问，内燃机是不是就要被淘汰了？前两天我看了篇清华大学刚发的最新论文，是关于氢内燃机。
氢内燃机也属于绿色动力，也没有碳排放。顾名思义也能了解个大概，这种发动机烧的燃料就是氢气。
氢内燃机能可在现有发动机产业基础上发展，制造成本远低于氢燃料电池；
在稀燃条件下，氢内燃机的有效热效率已经突破了45%；
尾气产物直接是水，二氧化碳排放不到传统柴油机的2%，过量空气系数大于2.5时NOx近零排放；
目前最大的技术挑战是异常燃烧，特别是早燃。
▍氢内燃机凭啥能卷过氢燃料电池？
曾经名噪一时的氢燃料电池技术到现在离商业化还远着呢！
最主要的问题是不经济，成本太高，加氢不方便，同时氢燃料电池系统体积大、耐久性提升难，而且必须用高纯氢。
总之，有点难伺候。
而氢内燃机呢？优势还很明显。
一是产业链成熟，随便找个柴油机或汽油机厂改改就能产；二是可使用更经济的工业副产氢（低纯度氢）。
所以我说氢内燃机可能更适合运营领域，如重卡、船舶这类。
▍热效率超45%，几乎零排放
氢气的活性很大，燃点极低，火焰传播速度极快。目前通过缸内直喷结合超稀薄燃烧技术，其有效热效率已经超过45%了。
虽然和汽油、柴油一样都是经过激烈的燃烧反应释放能量，通过发动机产生机械能，但在排放方面氢气则完全绿色，因为氢气不含碳，烧完只有水，有害物排放理论上仅限于高温富氧产生的氮氧化物，二氧化碳排放量不到传统柴油机的2%。
产生的二氧化碳几乎为零，有那么一丁点，也是由于润滑油混入燃烧室造成的。
▍早燃和回火是目前最大的挑战
前面说过了，氢气太活泼了，想要把氢气顺利地送到气缸里烧，操作起来挑战真的很大，最主要的就是早燃、回火、爆震。
氢内燃机的异常燃烧现象主要包括早燃、回火和爆震。
早燃：指在发动机正常点火之前发生的混合气自燃。氢气的点火能量低，在预混燃烧模式下，氢混合气极易被缸内局部热点（早燃源）引燃而产生早燃。
回火：当早燃发生在进气门未关闭前，燃烧形成的压力波会传入进气道，或迫使部分混合气倒流入进气道或进气管燃烧，这一现象被称为回火。回火不仅产生异常声响，造成发动机动力下降，同时在进气管路的燃烧或高压可能会破坏进气系统。
爆震：是指末端混合气在高温高压状态下自燃后产生的大幅压力振荡现象，剧烈爆震会对燃烧室结构造成严重破坏。爆震通常是点火提前角过早导致，因此早燃也可能会诱发爆震。
氢内燃机产生早燃的主要原因在于氢气的低点火能和采用的预混合燃烧模式。看论文，抑制早燃的措施主要有：
扩散燃烧是彻底解决氢内燃机早燃的潜在技术途径，但技术挑战巨大。
从抑制早燃源的产生和降低氢混合气的活性入手：
通过减小缸内火花塞和活塞间隙等缝隙容积及加强扫气可以降低缸内残余废气，在一定程度上抑制早燃。通过优化氢喷射时刻，避免氢与残余废气的过早混合，抑制氢的化学反应进程，可以进一步抑制早燃；降低混合气活性如稀燃、废气再循环（exhaust gas recirculation， EGR）、喷水对抑制汽油机早燃具有显著作用。
★ 安全与润滑——产业化前的两座大山
中国车企如果想把氢内燃机量产，还有两个硬骨头要啃。
第一个是机油乳化。氢气烧完全是水，水蒸气混进机油里，低温下会结冰，高温下会形成乳化物，直接把润滑油搞废。
第二个是安全。氢气无色无味，漏了你都不知道，而且会导致金属“氢脆”变脆。管路必须全用不锈钢，还得装一堆氢气传感器。这成本和复杂度，想想都难。
目前氢内燃机还处于大规模产业化前阶段，异常燃烧和安全可靠性急需突破。
要说最大的优势我认为还是它极其低廉的改造门槛和零碳属性。
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内容信息主要参考：
《氢内燃机产业化关键技术研究现状及展望》- 帅石金等，《内燃机工程》2025年第4期
氢内燃机图片来自：重型商用缸内直喷氢内燃机，潍柴再上新！ - 艾邦氢能源技术网
