自德國工程師奧托（Nikolaus August Otto）于1876年制成第一臺四沖程內燃機以來，經(jīng)過近150年不斷進步，內燃機正迎來新一輪巨大變革，并將極大程度影響行業(yè)未來百年的發(fā)展。
日前，康明斯（CUMMINS）在位于武漢的東亞研發(fā)中心新基地開業(yè)活動中展出了多款全新低碳、零碳動力解決方案，其中氫內燃機和配裝氫內燃機零碳概念重卡顯現(xiàn)其在氫內燃機方面的技術創(chuàng)新成果和對產(chǎn)品商業(yè)化的信心。
盡管時下被歸入“新能源”范疇，事實上氫內燃機技術自十九世紀中葉就開始探索；上世紀七十年代，在石油危機壓力下，德國大眾汽車公司、寶馬汽車集團的氫內燃機汽車相繼上路；進入二十一世紀，科技大發(fā)展推動氫內燃機探索進入更高階段，我國汽車行業(yè)實力車企紛紛加入其中。具體到商用車領域，因多家發(fā)動機供應商和整車企業(yè)在氫內燃機技術創(chuàng)新方面的積極作為，2022年可視為行業(yè)新一輪變革的里程碑年份。
政策引導 氫內燃機發(fā)展柳暗花明
正所謂“人道我貴,非我之能也,此乃時也、運也、命也”，氫能燃料固然被認為是“終極能源”，然而點火能量低、著火界限寬、火焰焠熄距離小、傳播速度快等特點又使其導致發(fā)動機容易發(fā)生早燃、爆燃、回火，以及脆氫等現(xiàn)象，同時綠氫的制造、儲運、設施等產(chǎn)業(yè)局限性也使其商業(yè)化長期處于裹足不前狀態(tài)。
隨著“雙碳目標”提出，氫能上升到國家能源戰(zhàn)略地位，氫內燃機發(fā)展在我國隨即進入史無前例的加速期。
2021年8月間，工信部回復全國人大建議案中明確贊同“關于鼓勵發(fā)展零碳排放氫氣發(fā)動機的建議”，支持技術路線多元化發(fā)展；同年12月3日，工信部印發(fā)《“十四五”工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》，加快氫能技術創(chuàng)新和基礎設施建設，推動氫能多元利用；針對新能源裝備提出發(fā)展氫燃料燃氣輪機。
有了政策引導，再加上各地紛紛制定并發(fā)布氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，原本在技術層面已漸成熟的氫內燃機獲得“天時”，真正是“山重水復疑無路，柳暗花明又一村”。
搶抓機遇 動力供應商和主機廠各顯神通
今年6月8日，一汽解放13L重型氫氣直噴發(fā)動機點火成功。該動力采用先進的氣道結構和缸內結構，實現(xiàn)氫燃料缸內直噴，還對單獨氣道噴射、缸內與氣道聯(lián)合噴射、氨氫混合的復合燃料噴射具有很好的兼容性，功率超過500馬力，指示熱效率突破55%，達到國際領先水平。
圖片來自《吉林日報》
作為行業(yè)領軍、民族品牌杰出代表、技術領先的商用車動力系統(tǒng)解決方案供應商，濰柴從2010年開始先后投資40億元布局新能源業(yè)務，又于2018年布局氫內燃機技術創(chuàng)新，已經(jīng)完成了關鍵核心技術和商業(yè)化應用的突破，相繼推出搭載濰柴智能自主ECU的13L和15L氫內燃機。
圖片來自魯網(wǎng)（sdnews）
6月15日，中國重汽、濰柴動力聯(lián)合發(fā)布的全國首臺商業(yè)化氫內燃機重卡——黃河高端重卡，搭載的便是濰柴動力13L氫內燃機，有效熱效率41.8%；9月20-25日，濰柴WP15氫內燃機亮相漢諾威國際車展成為關注聚點。
6月30日，玉柴YCK16H燃氫發(fā)動機在高效節(jié)能環(huán)保內燃機國家工程研究中心成功點火，創(chuàng)下排量最大（15.93升）、馬力最大（560馬力）的行業(yè)紀錄。此前，2021年12月21日，玉柴和北京理工大學聯(lián)合研發(fā)的中國首臺中型商用車燃氫內燃機YCK05H點火成功。
相關數(shù)據(jù)來自公開發(fā)布內容
潮流所向，氫擎激蕩！據(jù)悉，上海新動力科技首臺直噴式氫氣發(fā)動機（12.8升）、東風龍擎-自主控制系統(tǒng)氫發(fā)動機（13升）也相繼成功點火。
突破技術難關和行業(yè)瓶頸，才能成就百年變革
針對商用車“新能源化”，鑒于純電動、燃料池技術路線的成熟與商業(yè)化程度，業(yè)界不免對內燃機未來發(fā)展有所憂慮，尤其是在比亞迪、漢馬科技、河北長征等主機廠相繼停產(chǎn)燃油車，或發(fā)布停產(chǎn)燃油車規(guī)劃的背景下，內燃機前景如何更受關切。
數(shù)據(jù)顯示，2022年9月我國新能源商用車單月銷量達19911輛，同比增長76%，市場滲透率10.6%。這也是新能源行業(yè)首次出現(xiàn)月銷市場滲透率超過10%情況。就市場發(fā)展趨勢而言，新能源化已經(jīng)形成規(guī)模，氫內燃機技術路線的異軍突起無疑是內燃機行業(yè)創(chuàng)新進取的重要選擇。
康明斯一直堅持“致力于在正確的時間提供正確的解決方案”，加強在氫能產(chǎn)品研發(fā)的力度，建設東亞研發(fā)中心新基地，發(fā)布高效零碳動力M15H和B6.7H氫內燃機及零碳概念重卡等一系列產(chǎn)品，顯然是其認準“氫擎”是中國及更廣闊的全球市場未來需求。
其中，康明斯15H氫內燃機采用靈活的頂置凸輪系統(tǒng)，并改進冷卻系統(tǒng)，減少摩擦阻力，有效避免將柴油或天然氣發(fā)動機的燃料轉換為氫燃料的過程中出現(xiàn)性能受限和效率損耗；燃油系統(tǒng)采用缸內直噴的定制化集成方案，結合行業(yè)領先的燃燒室設計，以及基于pent roof的滾流燃燒系統(tǒng)，大幅度改善燃燒，提高燃燒效率。最大輸出功率達550馬力、最大扭矩2600牛米、設計熱效率BTE高達44%，一系列技術數(shù)據(jù)充分顯示該動力的先進性。
康明斯氫內燃機零碳重型概念卡車配裝了15L氫內燃機，底盤集成了10個70Mpa儲氫罐，可儲存約53公斤氫氣，還可根據(jù)需求安裝輔助儲氫罐，潛在續(xù)航里程達800公里（以儲氫量80公斤推算），能夠滿足中國路況下重載長途高速物流、重載城際物流等需求。
先進技術和產(chǎn)品的市場前景固然令人憧憬，卻不可盲目樂觀，畢竟氫內燃機技術能否在商業(yè)化中有更大建樹還受到綠氫的制、儲、運等環(huán)節(jié)技術及成本限制，而解決此間問題則需要國家、地方、企業(yè)，以及更多領域的協(xié)同合作。
道阻且長,行則將至；行而不輟,未來可期！
我國雖是產(chǎn)氫大國，2021年制氫產(chǎn)量3533萬噸，只是綠氫規(guī)模很小。值得期待的是，中國2030年“可再生氫100”發(fā)展路線課題組《可再生氫100行動倡議》提出“力爭2030年全國可再生能源制氫電解槽裝機規(guī)模達到100GW的目標”；包括中石化、中石油等石化企業(yè)及更多制氫企業(yè)紛紛制定發(fā)展氫能目標。
就在今年9月15日以“內燃機燃料多元化和零碳化發(fā)展研討”為主要議題之一的中國內燃機工業(yè)協(xié)會（下稱中內協(xié)）七屆二次會長辦公會及監(jiān)事會會議上，中內協(xié)會長、一汽解放總經(jīng)理助理兼發(fā)動機事業(yè)部總經(jīng)理、黨委書記錢恒榮也已提出呼吁：一成立氫內燃機聯(lián)盟，共同推進氫噴射系統(tǒng)等核心技術突破；二推動國家將氫內燃機納入新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，出臺相關支持政策；三推動國家加速基礎設施建設，支持富氫地區(qū)開展示范運行。
共同謀劃，全面協(xié)同，一興俱興，在踐行“雙碳”戰(zhàn)略目標的征程上，氫內然機的發(fā)展勢必帶動行業(yè)新一輪變革，并成為全球減排降碳可持續(xù)發(fā)展不可或缺的綠色引擎。
