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解放玉柴潍柴都在研发 氢内燃机前景如何?

2022-08-27 04:00:00 钟丹军

【卡车之家 原创】新能源是商用车行业未来发展的趋势,其中氢能源更是有两种发展路线,氢燃料电池和氢内燃机。2022年6月,一汽解放、潍柴、玉柴纷纷上线了各自的氢内燃机产品。这一现象又代表着什么,对未来行业会产生哪些影响呢?

解放玉柴潍柴都在研发 氢内燃机前景如何?

●  解放13L重型氢内燃机成功点火 运转功率超500马力

2022年6月8日,由一汽解放自主设计研发的重型商用车缸内直喷氢气发动机成功点火并稳定运行。本款氢内燃机属13L重型发动机,运转功率超500马力。

解放玉柴潍柴都在研发 氢内燃机前景如何?

解放重型氢气发动机不仅实现了氢燃料缸内直喷,也对单独气道喷射、缸内与气道联合喷射、氨氢混合的复合燃料喷射具有很好的兼容性。

除了本次点火的13L氢内燃机外,还有一款2.5L排量的轻型氢内燃机,目前这两款发动机均进入台架性能试验开发研究阶段。

中国重汽、潍柴动力联合发布全国首台商业化氢内燃机重卡

解放玉柴潍柴都在研发 氢内燃机前景如何?

2022年6月15日,中国重汽、潍柴动力联合发布全国首台商业化氢内燃机重卡——黄河高端重卡,该车搭载潍柴动力自主开发的13L氢内燃机。实现了有效热效率41.8%。

●  玉柴16L氢内燃机成功点火

解放玉柴潍柴都在研发 氢内燃机前景如何?

2022年6月30日,玉柴自主研发的YCK16H燃氢发动机在高效节能环保内燃机国家工程研究中心成功点火。该款发动机排量达15.93升,最大马力达560马力,是目前中国排量最大、马力最大的燃氢发动机。

2021年12月21日,玉柴发布了中国首台商用车燃氢发动机。在完成轻型燃氢发动机平台开发之后,此次又推出了YCK16H重型缸内直喷燃氢发动机。

●  汉马动力氢内燃机已经进入研发阶段 国外大品牌同样也有

除了上述三个品牌之外,国内方面,基于汉马动力13L天然气发动机(参数)的AVL氢气发动机,已经进入研究阶段。国外方面,康明斯、道依茨、斯堪尼亚、达夫、曼恩等企业有的已经展出了氢内燃机,有的正在进行氢内燃机的研发。从整体趋势来看,业内都十分看好氢内燃机的发展前景。

●  为何各品牌纷纷上马氢内燃机?

解放玉柴潍柴都在研发 氢内燃机前景如何?

在日渐严苛的排放和油耗标准下,内燃机往后想要在效率、能耗上再突破,困难程度、需要付出的成本将无比巨大。另外,在新能源浪潮下,传统发动机企业的确面临着非常大的压力,未来传统能源发动机市场可以预见的会变得越来越小。

在如此背景之下,氢内燃机这条道路,无疑是非常适合传统发动机企业的。

首先,这是属于新能源的一种应用方式,符合目前的大趋势。

其次,氢内燃机的结构和柴汽油机相差不大,对于整个产业链影响不大,无需重新构筑供应链体系。

最后,氢内燃机的技术也和传统发动机类似,厂家有足够的技术积累和技术门槛,与新兴企业竞争有很大优势。

相较于另外一条氢能的使用路线,氢内燃机也有许多优势,比如购车成本和使用成本的优势。氢内燃机对于氢气的纯度不如氢燃料电池高,这就大大降低了氢气提纯的成本。由于不需要贵金属催化剂,氢内燃机本身的价格也要远低于氢燃料电池。

●  氢内燃机有优势也有挑战 热效率还需提升

解放玉柴潍柴都在研发 氢内燃机前景如何?

氢内燃机在热效率、排放、燃料方面还有一定缺陷

氢内燃机在综合成本、使用便利性上具有优势,但与此同时,在性能和可靠性方面存在技术挑战。从效率方面来看,氢内燃机的热效率依然是短板,氢气直喷发动机的效率和汽油机接近,不如柴油发动机近50%的热效率,更不如燃料电池的热效率。

另外,氢内燃机的劣势之一还在于高温燃烧后尾气排放中的氮氧化合物含量,这一点不如氢燃料电池。

最后,无论燃料电池还是氢内燃机,两种技术路线的商业化推广都受制于制氢、储氢、运氢产业链的成熟与配套基础设施建设的完善。

●  氢内燃机目前来看将主打重型车领域

而从氢内燃机主要应用场景的探索来看,目前,各发动机企业的相关动作主要集中在重型车领域。比如解放的13L氢内燃机的功率就已经超过500马力,同时氢内燃机的最高热效率区在高负荷输出段,而燃料电池的高效率区在低负荷输出段,显然氢内燃机更适合重卡等商用车使用。

●  编后语

国内商用车企业开展氢内燃机技术研发基本上始于2020年,快的话今年可以进入性能试验开发阶段,而根据传统柴油和天然气发动机的开发周期和经验,氢内燃机距离产品化研发并具备市场批量应用,至少还要5年的时间。(文/钟丹军)

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