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2022汉诺威:康明斯X15H氢发动机曝光!将为重卡市场带来怎样变化?

2022汉诺威:康明斯X15H氢发动机曝光!将为重卡市场带来怎样变化?

卡车之家龚弋新

2022-09-24

卡车之家 2022IAA】现阶段,新能源和智能化、数字化等新赛道成为了各大商用车企业“突围”传统市场的重点方向,尤其是在碳达峰和碳中和“双碳”战略背景下,国内燃油卡车向新能源化转变的速度正在加快。当然,商用车减碳降碳、绿色化发展不只是中国企业的目标,也是全球商用车行业的重大课题。

2022汉诺威:康明斯X15H氢发动机曝光!将为重卡市场带来怎样变化?

在2022年汉诺威车展上,康明斯携多款清洁能源及新能源产品登场,同时展示了用于多种燃料的内燃机动力总成解决方案,可实现多种低碳燃料甚至是零碳排放燃料的应用,其中包括最新的6.7L和15L氢内燃机。那么针对全球重卡市场而言,康明斯X15H氢燃料内燃机到底有何特点呢?

X15H氢发动机登场 续航超1000公里

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首先大家关注的性能方面,这台康明斯X15H氢燃料发动机采用直喷、稀薄燃烧,输出功率覆盖298千瓦到395千瓦(405马力到537马力),其中最大输出扭矩高达2600牛米。结合700bar压力的高容量储氢系统,将为卡车提供超过1000公里的行驶里程,并且能够在15分钟内添加完燃料,无论是续航还是添加燃料的效率,都能应对长途物流所需。

康明斯全新X系列平台的一个关键设计特点是采用双顶置凸轮轴 (DOHC),不仅显著提升了发动机的燃烧效率、减少摩擦损失,同时还有利于减轻重量、实现轻量化,并且该还车能够适配更高效的发动机缸内制动。

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据悉,该平台发动机还拥有技术领先的燃烧室,对于发动机的燃烧和做功都能带来一定程度的提升。康明斯认为,最大程度且快速地燃烧氢气,对于提高发动机功率和效率有着至关重要的作用。因此除了采用双顶置凸轮轴设计和具备先进的燃烧室之外,康明斯还凭借在发动机点燃式燃烧方面数十年的经验,对全新的燃料不限定(fuel-agnostic)平台的动力总成进行了更优的匹配。

全新多燃料动力平台 高度零部件通用性

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其实早在今年2月份,康明斯就对外宣布在业界率先推出适用于柴油、天然气和氢气等多种燃料的全新发动机平台,未来将逐步应用于康明斯B、L和X系列发动机上。

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康明斯全新的燃料不限定(fuel-agnostic)平台优势在于高度的零部件通用性,其发动机主体都源自通用的基础机体,发动机气缸盖垫下方的大部分零部件结构类似,缸体和核心零部件可实现通用。而不同燃料发动机的区别主要在于发动机气缸盖垫上方,将根据不同燃料种类,采用不同零部件进行设计和优化。这样就能够让康明斯用较低的成本完成规模化生产,实现快速转型。

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针对这款基于康明斯全新的燃料不限定(fuel-agnostic)所诞生的X15H发动机有什么特点,我们在康明斯展台采访了相关技术人员。据悉,康明斯X15H氢内燃机与目前大量保有的柴油机之间有80%的部件可以通用,用户只需更换气缸盖和燃料喷射系统以及一些微小改造即可由柴油转氢气,相对而言投资成本较低,车辆在较短的里程内可以尽快的收回成本。

B6.7H氢发动机 续航超500公里

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在康明斯展台上,我们还发现了一款搭载康明斯B6.7H氢内燃机的中型概念车。据悉,这台车是康明斯技术团队与德国独立车辆设计公司爱达克(EDAG)的车辆工程专家合作,在德国大盖劳(Gross-Gerau)工厂完成了氢内燃机概念卡车的技术开发。

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据资料显示,康明斯B6.7H氢内燃机额定功率为290马力(216千瓦),具备1200牛米的峰值扭矩,并配有700bar压力的高容量储氢系统,续航可达500公里,加注氢燃料仅需10分钟左右,主要应用在总重10吨至26吨的卡车上。从续航的添加燃料的时间来看,足以满足大多数中型卡车的需求,并且远远超过类似大小的电动卡车。

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该款B6.7H氢发动机采用先进的技术来提高功率密度、减少摩擦损失并提高热效率。因此,其性能与同级别排量的柴油发动机相当,并且可以与燃油车的变速器、动力传动系统和散热系统兼容。值得注意的是,搭载氢燃料发动机在工作时,与普通柴油车在性能、载货等方面没有太多差异。

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根据全新的燃料不限定(fuel-agnostic)平台通用性特点,该车所配备的康明斯6.7升氢内燃机可与柴油发动机实现无缝替换,并兼容现有传动系统。也就是说,同一底盘系统配置的车辆,仅需更换发动机即可实现柴油动力和氢燃料动力的替换,可以让氢内燃机的实现成本更低、技术线路部署更容易,为物流运输企业和车队提供更佳的零碳解决方案。

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此外,康明斯与储氢专家NPROXX的合作为整合储氢罐提供了重要资源,可以在更高的700bar工作压力下运行,这意味着可以进一步增加燃料储存容量。其底盘可容纳总容量约为40公斤氢气的双燃料箱,以及约10公斤的辅助油箱的剩余安装空间。

氢内燃机和氢燃料电池 两者有何区别?

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现阶段,纯电动重卡更多的是满足特定场景下的运输需求,多被用于工程自卸、矿石、煤炭以及港口等倒短市场。归其原因还是续航里程和充电时间无法满足长途运输所需,可能司机必须每三到五个小时停下一两个小时充电,即便是装载了更大容量的电池,面对国内动辄几千公里的路程,也会有些力不从心。并且,还极大影响了货物装载空间,最终导致整体效率不高。

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因此,不仅仅是中国市场,从全球市场来看,物流行业对于可以实现长途运输的“新能源”车型需求日益迫切。从现阶段的技术上来看,以“纯电方式”来实现长途运输依然存在较大的瓶颈,而“氢燃料”无疑是一种新的解决方案。

相比之下,氢气卡车的续航里程和加油时间可与柴油和天然气相媲美,并且没有任何颗粒物或温室气体排放。现阶段,除了氢内燃机之外,现在主流的还有氢燃料电池,而康明斯这两条技术路线都在同步进行。那么这两者主要的区别是什么呢?

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对此,我们采访了康明斯相关技术人员。据悉,氢内燃机和燃料电池目前都有各自对应的市场。如果用户的应用场景是市区轻载,每天只开有限时间甚至有自己的固定车库充电桩的话,纯电池会是更理想的选择。

2022汉诺威:康明斯X15H氢发动机曝光!将为重卡市场带来怎样变化?

相对而言,氢燃料电池和氢内燃机面向的都是长途重载长运行时间需求的客户,两者的区别是氢内燃机与目前大量保有的柴油机之间有80%的部件可以通用,用户只需更换气缸盖和燃料喷射系统以及一些微小改造即可由柴油转氢气,因前期投资小,所以在能够在较短的运营里程内快速收回成本。

而氢燃料电池则需要整体更新驱动系统,在整体的能量利用率上更加高效,如果用户的车辆使用率足够高,并且是长途重载场景的话,那么长期运营成本仍然会比氢内燃机更低。不过相应的,由于需要重新打造车辆底盘、动力系统等部件,氢燃料电池生产制造成本也会比氢内燃机更加昂贵。

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那么,氢内燃机的未来前景如何呢?其实,康明斯已经拿到了批量订单,继商用卡车及拖车设备租赁和再销售商Transport Enterprise Leasing(TEL)后,行业领先的物流运输公司Werner Enterprise近日也宣布,计划购买500台康明斯X15H氢内燃机,为客户提供经济可行的脱碳解决方案。

面对全球气候变化,康明斯推出了“零碳目标”战略,致力于进一步减少公司产品的温室气体排放,降低对空气质量的影响,并计划到2050年实现零排放。从此次汉诺威车展康明斯展台的重心来看,基本已经实现了新能源生态链解决方案的布局,结合百年康明斯的技术积淀来看,这意味着康明斯氢内燃机在商业化应用方面取得了重要突破。

●  编后语:

从汉诺威新能源行业的趋势来看,在实现低碳甚至是零碳排放的道路上,主要有两大路径,一方面以电能为驱动,另一方面则是以氢燃料、生物柴油和HVO、可再生天然气(RNG)等清洁燃料为主,来促进全球商用车来实现更加清洁的排放。

就现阶段而言,以“氢能”为首的动力系统似乎已经成为全球商用车应对长途运输的最佳解决方案之一。康明斯在氢能方面推出的全新内燃机动力系统以及燃料电池发动机,是推动其迈向零碳目标的关键所在,虽然这只是在汉诺威车展的首次露面,但是不难猜测,未来这台康明斯X15H氢内燃机大概率也会进入到国内市场。至于其市场表现如何,我们静候静音。(文/龚弋新)


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