全球变暖与资源短缺的威胁日益严重,排放法规也日趋严格,使人们越来越关注车用可替代燃料的研究。氢气以其可再生和清洁环保的优点受到研究人员的重视。在氢燃料电池技术完全成熟之前,氢燃料内燃机在技术成熟度、成本等方面的巨大优势,成为氢气应用于汽车燃料的最佳选择。本文针对氢内燃机开发过程中的回火现象,开展工作如下:首先,本文建立了氢内燃机一维/三维仿真模型,并对整机性能进行了仿真计算,仿真结果与试验结果吻合较好,验证了仿真模型的正确性。应用此模型,对氢内燃机目标工况下可能出现的回火现象进行详细分析。其次,对该工况下的喷氢正时进行优化,设计了若干个喷氢正时方案对应的喷射速率曲线,分别对这一系列正时方案进行发动机换气过程及喷氢过程仿真,获取进气道及气缸内氢气平均浓度变化过程,并分析得出喷氢正时的合理范围。最后,对该工况下的气门重叠角、进气门关闭角(IVC)和排气门关闭角(EVC)进行优化,并设计了两种气门正时方案。结果表明,减小气门重叠角,能够减少进气初期进入气缸的混合气浓度,但是会增加下一循环进气道残留氢气浓度;而进气门关闭角提前,能够降低进气道残留氢气浓度,但会增大重叠角,从而引发进气门开启初期进入气缸氢气的浓度偏高;通过使排气门关闭角提前来降低气门重叠角,从而获得一种该工况下无回火的气门正时;通过保持IVO不变来改变IVC,也获得了一种该工况下无回火气门正时。并比较了两种配气正时的适用性。