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摘要：新品迭出，國產(chǎn)內(nèi)燃機(jī)探索邁入新階段。

氫內(nèi)燃機(jī)近期頻頻搶占市場熱點(diǎn)。

9月26日，東風(fēng)汽車集團(tuán)研發(fā)的龍擎-自主控制系統(tǒng)氫發(fā)動機(jī)成功點(diǎn)火；9月下旬，康明斯在2022漢諾威車展上，展出的X15H氫燃料內(nèi)燃機(jī)獲得500臺意向訂單；在同期的在2022漢諾威車展上，濰柴動力也對外展示了15L的氫氣發(fā)動機(jī)產(chǎn)品。

多家企業(yè)新品迭出，氫內(nèi)燃機(jī)大有快速崛起的趨勢。

多家公司推出氫內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品

氫內(nèi)燃機(jī)，也叫氫燃料發(fā)動機(jī)、燃?xì)浒l(fā)動機(jī)、氫氣發(fā)動機(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)生動力，從而驅(qū)動車輛的行駛。

事實上，關(guān)于這項技術(shù)的研發(fā)很早就開始了，目前以玉柴集團(tuán)、康明斯、濰柴動力的內(nèi)燃機(jī)企業(yè)和以東風(fēng)汽車、一汽集團(tuán)為代表的整車廠商都已經(jīng)在氫內(nèi)燃機(jī)方面取得了較大的進(jìn)展。

以康明斯近期推出的X15H氫燃料發(fā)動機(jī)為例，該產(chǎn)品采用直噴、稀薄燃燒，輸出功率覆蓋298千瓦到395千瓦（405馬力到537馬力），其中最大輸出扭矩高達(dá)2600牛米。結(jié)合700bar壓力的高容量儲氫系統(tǒng)，可以為卡車提供超過1000公里的行駛里程，并且能夠在15分鐘內(nèi)添加完燃料，無論是續(xù)航還是添加燃料的效率，都能應(yīng)對長途物流所需。

在國內(nèi)發(fā)力氫內(nèi)燃機(jī)的企業(yè)中，玉柴算是布局較早的一家。早在2019年，玉柴就發(fā)布了包含氫燃料電池的四大新能源總成。2021年，國內(nèi)首款商用車氫內(nèi)燃機(jī)YCK05成功點(diǎn)火發(fā)布，主要運(yùn)用于城市公交、市政環(huán)衛(wèi)和城配物流領(lǐng)域。另一款中國最大馬力的氫內(nèi)燃機(jī)YCK16H則針對高載重重卡市場，做到了國內(nèi)最大排量15.93L、最大馬力560馬力。

作為內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)品牌之一，濰柴動力也在重點(diǎn)布局氫內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品，并率先實現(xiàn)裝車配套。2022年6月15日，中國重汽、濰柴動力聯(lián)合發(fā)布全國首臺商業(yè)化氫內(nèi)燃機(jī)重卡——黃河高端重卡，該車搭載濰柴動力自主開發(fā)的13L氫內(nèi)燃機(jī)，實現(xiàn)了有效熱效率41.8%。近期亮相漢諾威車展的WP15氫氣發(fā)動機(jī)，排量達(dá)到15L，更是在各項參數(shù)方面實現(xiàn)新突破。

6月中旬，一汽解放宣布其自主設(shè)計研發(fā)的國內(nèi)首款重型商用車缸內(nèi)直噴氫氣發(fā)動機(jī)成功點(diǎn)火并穩(wěn)定運(yùn)行。該產(chǎn)品屬于13L重型發(fā)動機(jī)，運(yùn)轉(zhuǎn)功率超500馬力，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。

上述在氫內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域展開布局的企業(yè)多以汽車零部件巨頭及車企為主，原因在于：車用內(nèi)燃機(jī)作為我國碳排放“大戶”以及交通運(yùn)輸?shù)闹饕獎恿?，面臨著雙碳目標(biāo)下新舊動能轉(zhuǎn)換的“大考”，大部分汽車零部件巨頭及車企均加快了技術(shù)探索的步伐，而集合了“發(fā)動機(jī)＋氫能”基因的氫內(nèi)燃機(jī)成為這些企業(yè)的重要突破點(diǎn)。

氫內(nèi)燃機(jī)的挑戰(zhàn)和市場機(jī)遇

值得注意的是，氫內(nèi)燃機(jī)作為一項新技術(shù)，要想實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化商用，依然需要解決諸多難題。

“氫內(nèi)燃機(jī)作為產(chǎn)品進(jìn)入市場，可能還需要較長的一段時間。”玉柴技術(shù)研究院性能開發(fā)部主任肖剛表示，氫內(nèi)燃機(jī)的配套、制造依然面臨著一些細(xì)節(jié)問題，這需要時間沉淀，更需要上下游產(chǎn)業(yè)的協(xié)同努力。

從技術(shù)層面來看，氫能在使用中相對于傳統(tǒng)柴油來說在熱效率和動力性上存在短板。氫內(nèi)燃機(jī)作為點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)，從熱力循環(huán)的角度看，熱效率會低于壓燃式的柴油機(jī)。另外，氫氣的燃燒速度很快，需要稀燃的技術(shù)路線，這就決定了在燃燒過程中需要大量的空氣對其稀釋，導(dǎo)致氫氣混合氣的體積能量密度低于柴油混合氣，限制了燃?xì)浒l(fā)動機(jī)的動力性。因此，提升熱效率和動力性是燃?xì)浒l(fā)動機(jī)的研發(fā)重點(diǎn)。

縱觀國內(nèi)氫內(nèi)燃機(jī)發(fā)展的現(xiàn)狀來看，目前自主研發(fā)程度都已經(jīng)很高了，瓶頸主要在一些關(guān)鍵零部件領(lǐng)域，比如氫燃料缸內(nèi)直噴噴嘴，國內(nèi)企業(yè)還需要去追趕國際水平。

如果說彼時的氫內(nèi)燃機(jī)研發(fā)是各大車廠對于氫氣這種高熱值燃料的嘗試，那么在當(dāng)今全球綠色變革的大背景下，基于氫能的各路線動力解決方案的研發(fā)已經(jīng)變成了車企和內(nèi)燃機(jī)企業(yè)的迫切需求。

在近20年的時間里，氫能在車用領(lǐng)域的利用方式衍生出了氫燃料電池和氫內(nèi)燃機(jī)兩種技術(shù)路線，各有優(yōu)缺點(diǎn)。

氫內(nèi)燃機(jī)燃燒效率更低，續(xù)航、早燃、回火、爆震、污染物排放等問題仍待改進(jìn)，但成本是目前的燃料電池價格的1/10甚至1/20。氫燃料電池相比氫內(nèi)燃機(jī)化學(xué)能到機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換效率更高，而且省去了內(nèi)燃機(jī)中的機(jī)油潤滑系統(tǒng)和散熱系統(tǒng)，但各環(huán)節(jié)降本之路依舊漫長。

就目前量產(chǎn)車來看，氫燃料電池技術(shù)發(fā)展更迅速，我國已經(jīng)進(jìn)入了氫燃料電池汽車的示范推廣階段，促進(jìn)了氫能基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，以及氫能產(chǎn)業(yè)鏈的完善。這些也有利于氫內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展。

尤其對中重卡、船機(jī)、工程機(jī)械等高載荷和高功率密度應(yīng)用來說，電動解決方案無法滿足其運(yùn)行要求。氫內(nèi)燃機(jī)與目前大量保有量的柴油機(jī)之間有80%的部件可以通用，用戶只需更換氣缸蓋和燃料噴射系統(tǒng)以及一些微小改造即可由柴油轉(zhuǎn)氫氣，因前期投資小，所以能夠在較短的運(yùn)營里程內(nèi)快速收回成本，這些或可以為這些應(yīng)用提供新的零碳解決方案。

“伴隨著整個產(chǎn)業(yè)鏈上制、儲、運(yùn)、用的全方位進(jìn)步，氫能預(yù)計將成為內(nèi)燃機(jī)行業(yè)進(jìn)步的新生動力。”肖剛認(rèn)為，在未來3年，燃內(nèi)燃機(jī)將在熱效率方面將會持續(xù)突破44%，氮氧化物排放也將會直接滿足下一階段的重型商用車排放法規(guī)要求；在未來5年，氫內(nèi)燃機(jī)機(jī)將會邁過耐久性、可靠性等產(chǎn)品門檻，實現(xiàn)市場化。 

原標(biāo)題：氫內(nèi)燃機(jī)“風(fēng)起云涌”