新能源是商用車行業(yè)未來發(fā)展的趨勢，其中氫能源更是有兩種發(fā)展路線，氫燃料電池和氫內(nèi)燃機(jī)。2022年6月，一汽解放、濰柴、玉柴紛紛上線了各自的氫內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品。這一現(xiàn)象又代表著什么，對未來行業(yè)會產(chǎn)生哪些影響呢？

●  解放13L重型氫內(nèi)燃機(jī)成功點火 運(yùn)轉(zhuǎn)功率超500馬力

2022年6月8日，由一汽解放自主設(shè)計研發(fā)的重型商用車缸內(nèi)直噴氫氣發(fā)動機(jī)成功點火并穩(wěn)定運(yùn)行。本款氫內(nèi)燃機(jī)屬13L重型發(fā)動機(jī)，運(yùn)轉(zhuǎn)功率超500馬力。

解放重型氫氣發(fā)動機(jī)不僅實現(xiàn)了氫燃料缸內(nèi)直噴，也對單獨氣道噴射、缸內(nèi)與氣道聯(lián)合噴射、氨氫混合的復(fù)合燃料噴射具有很好的兼容性。

除了本次點火的13L氫內(nèi)燃機(jī)外，還有一款2.5L排量的輕型氫內(nèi)燃機(jī)，目前這兩款發(fā)動機(jī)均進(jìn)入臺架性能試驗開發(fā)研究階段。

● 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

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%。

●  玉柴16L氫內(nèi)燃機(jī)成功點火

2022年6月30日，玉柴自主研發(fā)的YCK16H燃?xì)浒l(fā)動機(jī)在高效節(jié)能環(huán)保內(nèi)燃機(jī)國家工程研究中心成功點火。該款發(fā)動機(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)動機(jī)。

2021年12月21日，玉柴發(fā)布了中國首臺商用車燃?xì)浒l(fā)動機(jī)。在完成輕型燃?xì)浒l(fā)動機(jī)平臺開發(fā)之后，此次又推出了YCK16H重型缸內(nèi)直噴燃?xì)浒l(fā)動機(jī)。

●  漢馬動力氫內(nèi)燃機(jī)已經(jīng)進(jìn)入研發(fā)階段 國外大品牌同樣也有

除了上述三個品牌之外，國內(nèi)方面，基于漢馬動力13L天然氣發(fā)動機(jī) 的AVL氫氣發(fā)動機(jī)，已經(jīng)進(jìn)入研究階段。國外方面，康明斯、道依茨、斯堪尼亞、達(dá)夫、曼恩等企業(yè)有的已經(jīng)展出了氫內(nèi)燃機(jī)，有的正在進(jìn)行氫內(nèi)燃機(jī)的研發(fā)。從整體趨勢來看，業(yè)內(nèi)都十分看好氫內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展前景。

●  為何各品牌紛紛上馬氫內(nèi)燃機(jī)？

在日漸嚴(yán)苛的排放和油耗標(biāo)準(zhǔn)下，內(nèi)燃機(jī)往后想要在效率、能耗上再突破，困難程度、需要付出的成本將無比巨大。另外，在新能源浪潮下，傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)企業(yè)的確面臨著非常大的壓力，未來傳統(tǒng)能源發(fā)動機(jī)市場可以預(yù)見的會變得越來越小。

在如此背景之下，氫內(nèi)燃機(jī)這條道路，無疑是非常適合傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)企業(yè)的。

首先，這是屬于新能源的一種應(yīng)用方式，符合目前的大趨勢。

其次，氫內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)和柴汽油機(jī)相差不大，對于整個產(chǎn)業(yè)鏈影響不大，無需重新構(gòu)筑供應(yīng)鏈體系。

最后，氫內(nèi)燃機(jī)的技術(shù)也和傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)類似，廠家有足夠的技術(shù)積累和技術(shù)門檻，與新興企業(yè)競爭有很大優(yōu)勢。

相較于另外一條氫能的使用路線，氫內(nèi)燃機(jī)也有許多優(yōu)勢，比如購車成本和使用成本的優(yōu)勢。氫內(nèi)燃機(jī)對于氫氣的純度不如氫燃料電池高，這就大大降低了氫氣提純的成本。由于不需要貴金屬催化劑，氫內(nèi)燃機(jī)本身的價格也要遠(yuǎn)低于氫燃料電池。

●  氫內(nèi)燃機(jī)有優(yōu)勢也有挑戰(zhàn) 熱效率還需提升

氫內(nèi)燃機(jī)在熱效率、排放、燃料方面還有一定缺陷

氫內(nèi)燃機(jī)在綜合成本、使用便利性上具有優(yōu)勢，但與此同時，在性能和可靠性方面存在技術(shù)挑戰(zhàn)。從效率方面來看，氫內(nèi)燃機(jī)的熱效率依然是短板，氫氣直噴發(fā)動機(jī)的效率和汽油機(jī)接近，不如柴油發(fā)動機(jī)近50%的熱效率，更不如燃料電池的熱效率。

另外，氫內(nèi)燃機(jī)的劣勢之一還在于高溫燃燒后尾氣排放中的氮氧化合物含量，這一點不如氫燃料電池。

最后，無論燃料電池還是氫內(nèi)燃機(jī)，兩種技術(shù)路線的商業(yè)化推廣都受制于制氫、儲氫、運(yùn)氫產(chǎn)業(yè)鏈的成熟與配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的完善。

●  氫內(nèi)燃機(jī)目前來看將主打重型車領(lǐng)域

而從氫內(nèi)燃機(jī)主要應(yīng)用場景的探索來看，目前，各發(fā)動機(jī)企業(yè)的相關(guān)動作主要集中在重型車領(lǐng)域。比如解放的13L氫內(nèi)燃機(jī)的功率就已經(jīng)超過500馬力，同時氫內(nèi)燃機(jī)的最高熱效率區(qū)在高負(fù)荷輸出段，而燃料電池的高效率區(qū)在低負(fù)荷輸出段，顯然氫內(nèi)燃機(jī)更適合重卡等商用車使用。

●  編后語

國內(nèi)商用車企業(yè)開展氫內(nèi)燃機(jī)技術(shù)研發(fā)基本上始于2020年，快的話今年可以進(jìn)入性能試驗開發(fā)階段，而根據(jù)傳統(tǒng)柴油和天然氣發(fā)動機(jī)的開發(fā)周期和經(jīng)驗，氫內(nèi)燃機(jī)距離產(chǎn)品化研發(fā)并具備市場批量應(yīng)用，至少還要5年的時間。