最大功率138kW！北汽首臺(tái)氫內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火成功，氫內(nèi)燃機(jī)“后發(fā)而先至”？

 

 

　　該氫內(nèi)燃機(jī)基于榮獲“中國心”2021年度十佳發(fā)動(dòng)機(jī)大獎(jiǎng)的魔核1.5T發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步優(yōu)化而成，它主要采用了適應(yīng)氫氣燃料的噴嘴及導(dǎo)軌、氫專用渦輪增壓器、氫專用機(jī)油、耐磨損耐氫的氣門與閥座等關(guān)鍵技術(shù)。在魔核發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)異的性能基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升，熱效率目標(biāo)達(dá)45%。

 

 

　　2021年，北京汽車正式推出魔核動(dòng)力平臺(tái)的1.5T發(fā)動(dòng)機(jī)，并搭載于新一代自主產(chǎn)品——北京魔方上。行業(yè)首款量產(chǎn)搭載VGT增壓器技術(shù)，不僅讓魔核動(dòng)力擁有138kW最大功率、305 N·m最大扭矩；更是同級(jí)別產(chǎn)品NVH性能“天花板”，其怠速噪聲僅為57.5dB；無懼-40℃海拉爾極寒與火焰山50℃酷暑，魔核動(dòng)力擁有超過40000小時(shí)全場(chǎng)景測(cè)試，以超過行業(yè)最高的標(biāo)準(zhǔn)保障行業(yè)頂尖可靠性水平，為用戶提供安心愉悅的用車體驗(yàn)。

 

　　在氫能動(dòng)力領(lǐng)域，由北汽福田聯(lián)合清華大學(xué)和億華通公司研發(fā)完成的國內(nèi)首款燃料電池客車平臺(tái)化產(chǎn)品已在2022北京冬奧會(huì)上完成服務(wù)保障工作，并首次形成國內(nèi)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的燃料電池客車產(chǎn)業(yè)鏈。該技術(shù)突破了大功率石墨板燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)，石墨板電堆功率密度國內(nèi)率先達(dá)到2.22kW/L；并首創(chuàng)了極寒環(huán)境冷啟動(dòng)和綜合執(zhí)管理技術(shù)，形成了8m-12m全系列燃料電池客車產(chǎn)品。

 

　　此次首臺(tái)氫內(nèi)燃機(jī)成功點(diǎn)火，是北汽集團(tuán)于今年6月發(fā)布“BLUE 衛(wèi)藍(lán)計(jì)劃”后的一次重要成果落地。根據(jù)計(jì)劃，北汽集團(tuán)將全力在2025年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2050年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全面脫碳、運(yùn)營碳中和。

 

　　作為中國汽車產(chǎn)業(yè)版圖中的重要組成、首都工業(yè)經(jīng)濟(jì)的重要支撐，北汽集團(tuán)順應(yīng)汽車“新四化”的發(fā)展趨勢(shì)，超前謀劃布局新能源汽車產(chǎn)業(yè)，積極開展智能互聯(lián)、大數(shù)據(jù)等前瞻技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化探索，打造自主品牌核心競(jìng)爭力，為建設(shè)科技強(qiáng)國、汽車強(qiáng)國貢獻(xiàn)力量。

 

 

　　氫內(nèi)燃機(jī)的歷史可以追溯到1807年，當(dāng)時(shí)瑞士人伊薩克·代·李瓦茨研發(fā)了第一款單缸氫氣內(nèi)燃機(jī)。我國氫發(fā)動(dòng)機(jī)的研究開始于20世紀(jì)80年代初，國內(nèi)一些高校和科研單位對(duì)內(nèi)燃機(jī)燃?xì)浜腿細(xì)潆p燃料內(nèi)燃機(jī)等進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。

 

　　2007年6月18日，我國自主研制的第一臺(tái)高效低排放氫內(nèi)燃機(jī)在重慶長安汽車集團(tuán)成功地實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火。高效低排放氫內(nèi)燃機(jī)是國家“863”計(jì)劃唯一立項(xiàng)的氫燃料重點(diǎn)項(xiàng)目，它的成功點(diǎn)火標(biāo)志著我國氫內(nèi)燃機(jī)研究技術(shù)已經(jīng)獲得了突破性的進(jìn)展，為氫內(nèi)燃機(jī)的產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。

 

　　近年來，在國家利好政策的助力下，氫能產(chǎn)業(yè)尤其是氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)得到了較快發(fā)展。與此同時(shí)，作為減碳技術(shù)路線的有效補(bǔ)充，被“冷落”多年的氫內(nèi)燃機(jī)也開始受到行業(yè)的關(guān)注。

 

　　氫內(nèi)燃機(jī)(hydrogen internal combustion engine)，也叫氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，以傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)為基礎(chǔ)，通過改變?nèi)剂瞎?yīng)系統(tǒng)、噴射系統(tǒng)以及燃料等，燃燒氫氣產(chǎn)生動(dòng)力，從而驅(qū)動(dòng)車輛的行駛。可以簡單的理解為燒氫氣的發(fā)動(dòng)機(jī)，其基本原理與普通的汽油或者柴油內(nèi)燃機(jī)的原理一樣，是基本的汽缸—活塞式的內(nèi)燃機(jī)，同樣是按照吸氣——壓縮——做功——排氣4個(gè)沖程來完成化學(xué)能對(duì)機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，只是氫內(nèi)燃機(jī)里的燃料是氫氣。

 

 

　　“氫能并不是燃料電池的專屬，上世紀(jì)50年代，內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域就已開始將氫能作為燃料進(jìn)行應(yīng)用研究。”內(nèi)燃機(jī)行業(yè)專家魏安力表示，氫內(nèi)燃機(jī)與燃油車相似，只不過把燃料變成了氫氣，發(fā)動(dòng)機(jī)與此前的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)有共通之處。

 

　　在魏安力看來，氫內(nèi)燃機(jī)更具成本和推廣優(yōu)勢(shì)。內(nèi)燃機(jī)將氫作為燃料，一方面具有多種燃料適應(yīng)性，可以使用純氫為燃料，也可以和甲醇摻燒，有效降低對(duì)石油依賴；另一方面，可以使內(nèi)燃機(jī)資源得到最大化利用，延長生產(chǎn)裝備生命周期，氫內(nèi)燃機(jī)保留了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的主要架構(gòu)和系統(tǒng)，不需要重新構(gòu)建產(chǎn)業(yè)鏈，其技術(shù)實(shí)現(xiàn)的難度和成本投入遠(yuǎn)小于燃料電池。

 

　　2022年，在氫能產(chǎn)業(yè)熱度居高不下時(shí)，不少企業(yè)開始解鎖氫能的另一種應(yīng)用形式——氫內(nèi)燃機(jī)。

 

 

　　2021年4月，由中國一汽自主設(shè)計(jì)研發(fā)的首款紅旗2.0L氫能專用發(fā)動(dòng)機(jī)在研發(fā)總院試制所順利下線交付，并于當(dāng)月在北理工實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火。該發(fā)動(dòng)機(jī)基于中國一汽最先進(jìn)的第三代汽油機(jī)產(chǎn)品平臺(tái)自主研發(fā)，發(fā)動(dòng)機(jī)排量2升，目標(biāo)熱效率大于42%。

 

　　2022年6月8日，由一汽解放自主設(shè)計(jì)研發(fā)的國內(nèi)首款重型商用車缸內(nèi)直噴氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)成功點(diǎn)火并穩(wěn)定運(yùn)行。本款氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)屬13L重型發(fā)動(dòng)機(jī)，運(yùn)轉(zhuǎn)功率超500馬力，指示熱效率突破55%，相關(guān)產(chǎn)品具備氫氣單燃料缸內(nèi)直噴、氫氣單燃料缸內(nèi)和氣道混合噴射、氨氣和氫氣雙燃料噴射能力，可靈活轉(zhuǎn)化成氫氣、氨氣等凈零碳燃料產(chǎn)品。

 

　　6月15日，在“騰飛吧！山東高端裝備制造”山東重工新科技成果展上，中國重汽·濰柴動(dòng)力聯(lián)合發(fā)布全國首臺(tái)商業(yè)化氫內(nèi)燃機(jī)重卡，該車為中國重汽全新一代黃河品牌高端重卡，搭載濰柴動(dòng)力自主開發(fā)的13L氫內(nèi)燃機(jī)，實(shí)現(xiàn)了有效熱效率41.8%。

 

 

　　2021年9月，廣汽集團(tuán)自主研發(fā)的首款氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火成功。該發(fā)動(dòng)機(jī)基于廣汽第四代發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)自主研發(fā)，廣汽集團(tuán)擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，采用了多種新技術(shù)，以確保發(fā)動(dòng)機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行，熱效率可達(dá)44%。

 

　　2022年6月28日，廣汽集團(tuán)在 2022 廣汽科技日上發(fā)布了1.5L氫內(nèi)燃機(jī)，該款1.5L氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)首發(fā)亮相，采用了氫氣缸內(nèi)直噴技術(shù)，最高熱效率達(dá)到44%，氫耗≤0.84kg/100km，已成功運(yùn)轉(zhuǎn)超過12000小時(shí)，充分展現(xiàn)廣汽集團(tuán)在氫能動(dòng)力領(lǐng)域豐富的技術(shù)儲(chǔ)備。

 

 

　　2020年，玉柴集團(tuán)已經(jīng)完成了50%熱效率內(nèi)燃機(jī)的技術(shù)研發(fā)工作。

 

　　2021年12月，玉柴集團(tuán)在北理工發(fā)布中國首臺(tái)商用車燃?xì)浒l(fā)動(dòng)機(jī)YCK05。該燃?xì)浒l(fā)動(dòng)機(jī)采用高壓多點(diǎn)進(jìn)氣道噴射技術(shù)、高效低慣量渦輪增壓技術(shù)、氫氣專用SCR后處理、高效稀薄燃燒技術(shù)等多項(xiàng)先進(jìn)的專項(xiàng)技術(shù)，并對(duì)整機(jī)結(jié)構(gòu)、燃燒和配氣等子系統(tǒng)進(jìn)行全面優(yōu)化升級(jí)，攻克了燃?xì)浒l(fā)動(dòng)機(jī)易回火、易爆震等技術(shù)難題，熱效率達(dá)到42%，能廣泛應(yīng)用于公交、市政、環(huán)衛(wèi)、物流配送等場(chǎng)景。

 

　　2022年6月30日，玉柴YCK16H燃?xì)浒l(fā)動(dòng)機(jī)在廣西玉林成功點(diǎn)火。該款發(fā)動(dòng)機(jī)排量達(dá)15.93升，最大馬力達(dá)560馬力，是目前中國排量最大，馬力最大的燃?xì)浒l(fā)動(dòng)機(jī)。玉柴YCK16H的點(diǎn)火成功，標(biāo)志著玉柴在零碳能源動(dòng)力系統(tǒng)賽道上又邁出了堅(jiān)實(shí)一步。

 

 

　　7月1日，上海新動(dòng)力汽車科技股份有限公司首臺(tái)直噴式氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)在試驗(yàn)認(rèn)證部試驗(yàn)基地點(diǎn)火成功，該款直噴式氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)排量12.8升，設(shè)計(jì)最大馬力480馬力，采用領(lǐng)先的缸內(nèi)氫氣直噴技術(shù)，熱效率高達(dá)44%。

 

 

　　9月26日，東風(fēng)汽車集團(tuán)以“科技強(qiáng)芯·零碳動(dòng)力·協(xié)同共贏”為主題，在湖北武漢舉辦“龍擎-自主控制系統(tǒng)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)&氫發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火儀式暨東風(fēng)-中科院生態(tài)中心聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室揭牌儀式”活動(dòng)。

 

　　根據(jù)介紹，技術(shù)優(yōu)勢(shì)方面，龍擎 · 自主控制系統(tǒng)-氫發(fā)動(dòng)機(jī)匹配高耐熱缸蓋、鋼活塞的基礎(chǔ)機(jī)，運(yùn)用氫氣機(jī)理開發(fā)、燃燒室型線優(yōu)化、低熱損燃燒技術(shù)、噴霧特性與燃燒機(jī)理開發(fā)的燃燒系統(tǒng)，同時(shí)具有自動(dòng)控制策略、空氣系統(tǒng)、電控噴射系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、后處理系統(tǒng)等眾多優(yōu)勢(shì)。龍擎·自主控制系統(tǒng)氫發(fā)動(dòng)機(jī)的成功點(diǎn)火預(yù)示著東風(fēng)公司向碳中和邁進(jìn)了一大步，為實(shí)現(xiàn)零碳動(dòng)力提供了重要選擇，推動(dòng)汽車行業(yè)盡早實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)。

 

 

　　10月底，北汽首臺(tái)氫內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火成功，向?qū)崿F(xiàn)高效零碳發(fā)動(dòng)機(jī)邁出了關(guān)鍵的一步。

 

　　在業(yè)內(nèi)專家看來，作為氫能汽車的兩個(gè)發(fā)展方向，氫內(nèi)燃機(jī)與氫燃料電池技術(shù)并不沖突，兩者在商用車領(lǐng)域均具有較為廣闊的發(fā)展前景，但同時(shí)也都面臨著成本高、配套設(shè)施短缺、缺乏完善頂層設(shè)計(jì)以及產(chǎn)業(yè)鏈薄弱等諸多挑戰(zhàn)。

 

　　目前來看，購置、運(yùn)營乃至車輛全生命周期成本優(yōu)化，是氫能商用車進(jìn)入發(fā)展快車道的關(guān)鍵。但氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸，制氫、注氫的安全問題，以及建設(shè)加氫站的高昂成本，都成為推廣氫燃料電池汽車和氫內(nèi)燃機(jī)車的障礙。特別是對(duì)于氫燃料電池汽車來說，僅是電池和儲(chǔ)氫系統(tǒng)的成本就占到整車的六成以上。若電堆成本、加氫站和氫氣運(yùn)輸成本無法降到合適的價(jià)格區(qū)間，就難以進(jìn)行大規(guī)模推廣。

 

　　當(dāng)前，在全球能源綠色化的大背景下，不同的動(dòng)力路線擅長的領(lǐng)域和場(chǎng)景不盡相同，逐漸呈現(xiàn)出百花齊放的市場(chǎng)格局。氫內(nèi)燃機(jī)作為能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)化石能源替代的可行性技術(shù)路線，已經(jīng)引起了眾多的關(guān)注。不過，目前業(yè)界還處于初步探索階段，未來前景如何還有待觀察，氫內(nèi)燃機(jī)的商業(yè)化道路任重而道遠(yuǎn)。