在氢-汽油混合燃料发动机中，氢在燃烧时起促进作用。汽油机中掺烧氢气燃料，可采用喉管、喷气阀或配气阀将部分氢气供入气道或喷入气缸。氢-汽油混合燃料发动机对原汽油机结构改动不大，主要加装了一套控制加氢量的电子装置，改装简单，司机操作方便。由于氢的点火能量低，稀混合气易于燃烧，发动机可燃用稀混合气；由于氢的活化能低，扩散系数大，混合气的滞燃期缩短，火焰传播速度加快，实际循环比汽油机更接近于等容循环，燃烧时间更短；因此，氢气的加入使发动机的热效率得以提高，较大幅度地降低油耗，又不致使发动机的功率下降太多，从而提高其经济性。表15-2是掺氢燃料发动机与原汽油机的性能比较，从表中可以看出，热效率提高了10%～35%。由于在燃烧中促进了CO2完全燃烧，发动机的CO2排放量减少至原汽油机的1/4以下，HC排放量降低至原汽油机的3/4以下。而且，燃用稀混合气时，也能减少NO排放量。汽油机燃烧氢油混合燃料时，根据发动机的负荷、转速等参数来控制不同工况的加氢量，加氢量以4%～5%为限。在实际应用中，氢-汽油混合燃料汽车在中、低负荷工况下，加氢率应高些，以便在很大程度上克服汽油机中、低负荷时，油耗率高和有害排放量高的缺点；在高负荷时，应少加氢，以免功率下降，保持其动力性。
表15-2 掺氢燃料发动机与原汽油机的性能比较[11]
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（2）内燃机的氢和天然气混合燃料[7，9-10]
天然气其主要成分是甲烷，资源丰富，燃料经济性好，其本身含碳量小，排污远低于石油产品，发动机使用寿命长，怠速及过渡工况运行稳定性好。虽然天然气作为汽车燃料可以降低CO2、SO2、Pb以及直径不大于2.5μm细颗粒物等污染物的排放量，但是，天然气作为发动机燃料也存在一定的缺点，如发动机着火延迟长、燃烧速率低等。氢气和天然气可以在高压下存储于同样的容器中，氢气和天然气可以很容易地以任何比例混合。天然气中掺氢可以加快燃料燃烧速率，提高发动机热效率，还可以有效降低燃料的燃烧温度，从而减少排放气中NOx的含量。因此，在内燃机中采用氢气与天然气混合燃烧是近期推广使用氢能的最现实方法之一。
商业上已经使用的混合气是含20%的氢、80%的天然气的混合气。这种比例的混合气不需要对天然气发动机做出修改，并且研究表明废气排放量也减少了20%以上。若氢气的比例多于20%，废气将进一步减少，但发动机就必须做出相应的改进。美国DENVER示范项目的结果表明，和天然气相比，质量含量为5%的氢气和天然气组成的混合燃料的碳氢化合物（THC）、CO和NOx的排放量分别降低约30%、50%、50%，氢气和天然气混合燃料对减少CO2的排放量也有效果。
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