当今世界环境和资源问题越来越成为阻碍社会可持续发展的障碍,而氢气以其优良的特性可作为石油燃料的的替代燃料,是未来清洁能源的重要方向。氢内燃机通过对现有内燃机的改造以氢气为能源,可实现清洁、安全的运行,在国内外正在得到快速发展。另一方面以无污染、噪声低、电能来源广泛而得到迅速发展电动汽车,因电池密度小,电量续航里程短以及电池工作环境苛刻等缺点已成为了阻碍发展的瓶颈。通过在电动汽车上安装增程器,并以氢燃料内燃机代替传统内燃机驱动发电机为电池进行充电,可大幅提高电动车的续航里程,并且氢气燃烧又保证了排放的清洁,对于清洁能源汽车的发展具有重大意义。本文根据样机建立了内燃机的仿真模型并进行了燃氢改造,完成氢内燃机模型的建立。利用模型仿真探究得到氢内燃机的进排气管长度、管径、配气相位、点火角度以及混合气浓度等各类参数与进排气以及输出特性的关系,并在发电转速工况下对各个参数进行优选;根据喷嘴的流量特性完成喷嘴的选型设计,并建立了氢气喷射系统的仿真模型;对增程用发电机进行选型设计并对内燃机起动过程进行了研究。主要结果如下:1)得到了发动机性能与进排气管直径、点火角度、配气相位等各项参数变化之间的关系,并优选确定了能保证氢内燃机达到输出功率并满足排放要求的最优参数,即进气管参数为直径33 mm长度170 mm,排气管直径30 mm长度190mm,50%放热点8度,燃烧持续期12度,进排气门开启角度为310度和135度,混合气当量比0.6时,运行效果最佳。2)利用所建立模型进行仿真计算,根据内部氢气压力的波动幅度变化确定了氢气稳压轨为直径80 mm,长度340 mm,容量1.7 L的圆柱体。3)计算出了isg电机的结构参数为直径42 cm,铁心长度14 cm,并通过仿真证明了电机设计的可行性;研究了发动机的整个起动过程,计算得到了起动所需的扭矩为166.4N·m,功率为3.47kW,计算得出起动加速过程中所需的喷氢量为0.4kg/h~1.8kg/h,为电控系统的设计提供了理论支持。