傳統內燃機行業向低碳轉型 最大馬力燃氫發動機下線

　　發動機排量達15.93升，最大馬力達560馬力——這是目前我國排量最大、馬力最大的燃氫發動機。

　　近日，廣西玉柴機器股份有限公司(以下簡稱玉柴)YCK16H燃氫發動機在高效節能環保內燃機國家工程研究中心成功點火。

　　“此次大排量、大馬力燃氫發動機點火是我國傳統內燃機產業在氫能時代背景下動力轉型的又一重要成果，不僅進一步豐富了我國燃氫發動機的產品型譜，而且也標志著我國內燃機行業在掌握大規模、低成本利用氫能的關鍵技術方面邁出了關鍵步伐。”中國內燃機工業協會常務副會長兼秘書長邢敏告訴科技日報記者。

　　燃氫發動機綜合比較優勢明顯

　　國務院出臺的《2030年前碳達峰行動方案》明確要求，在2030年非化石能源的使用比例要達到25%，積極擴大包括氫能在內的清潔能源在交通運輸領域的應用。

　　邢敏介紹，氫能的主要利用方式有燃氫內燃機和燃料電池兩種，對于作為交通運輸領域節能減排主戰場的內燃機系統來說，氫能燃料是一種理想的零碳燃料。同時，內燃機是最早進行氫能利用的動力系統，國外企業和科研機構已經掀起研究熱潮，也取得了一定的成果，但受制、儲、運的技術和成本限制，氫能在高度商業化的能源市場一直未能成為主角。

　　除了制、儲、運的技術和成本限制外，將氫氣用作發動機的燃料還面臨著其他方面的技術挑戰。比如，氫氣燃燒快、擴散快、易點燃的特點帶來較高熱效率的同時，也帶來了回火、早燃、爆震的“頑疾”。同時，燃氫發動機排溫相對較低，且含水量大，給后處理系統帶來了效率和耐久的挑戰。截至目前，燃氫發動機還暫未形成成熟市場，在歐洲也只是處于探索和示范運行階段。

　　邢敏表示，即便目前氫能在大規模低成本應用方面依然存在技術瓶頸，但是氫能登上能源市場的舞臺已是大勢所趨。

　　他說，相對于燃料電池，燃氫內燃機在制造成本、使用成本和動力性等方面有顯著優勢，而且可以很大程度沿用現有的零部件和生產制造體系，降低大規模投資帶來的商業風險。尤其對中重卡、船機、工程機械等大負荷和高功率密度的應用場景來說，燃氫發動機在提供新的零碳解決方案的同時又能保持自身的高熱效率。從用戶層面來看，由于外觀、聲音、工作方式都與大家熟悉的內燃機相似，且可靠性和耐用性可與柴油發動機相媲美，選擇裝配燃氫發動機的重型商用車或將成為主流方向。

　　北京理工大學機械與車輛工程學院教授孫柏剛同樣看好燃氫發動機的未來前景。“燃氫發動機不僅氫能利用效率高，解決了純電系統的里程焦慮，而且充氫比燃油車加油的時間還短，一旦技術成熟、基礎設施完善，燃氫發動機的推廣將迎來爆發式增長。”他說。

　　加速促進“氫燃料+發動機”市場化

　　玉柴總工程師林鐵堅介紹，此次玉柴點火成功的YCK16H重型缸內直噴燃氫發動機采用了先進的燃料高壓共軌、高壓缸內直噴技術和雙流道增壓技術，可以按需求在缸內實現均質燃燒或者分層燃燒，動力性更強、熱效率更高、穩定性更好。且該產品對燃料純度的適應性較高，可以適配灰氫、綠氫、甲醇在線制氫等多種途徑制備的燃料，依據用戶需求和燃料制、儲、運的基礎條件，自由組合燃料供給，是一種高適應性、靈活可控的零碳動力解決方案。YCK16H燃氫發動機可用于重型商用車等場景。

　　YCK16H燃氫發動機并不是玉柴在燃氫技術路線上的第一次探索。在2021年12月，玉柴就推出了我國首臺面向城市客車、市政、環衛、物流配送領域的中型燃氫發動機YCK05H。在完成中型燃氫發動機平臺、燃料電池系統開發之后，又推出YCK16H重型燃氫發動機。

　　“氫燃料+發動機”，正在成為商用車低碳多元化技術路線中的重要一員。除了玉柴，解放、濰柴、康明斯、道依茨等企業，也正積極推進氫燃料發動機的研發、應用。如一汽解放發布的氫氣直噴發動機，具備氫氣單燃料缸內直噴、氫氣單燃料缸內和氣道混合噴射、氨氣和氫氣雙燃料噴射能力，可靈活轉化成氫氣、氨氣等零碳燃料產品。

　　“伴隨著整個產業鏈上制、儲、運、用的全方位進步，氫能預計將成為內燃機行業進步的新生動力。2022年，玉柴還將繼續加大研發投入，加強專利布局，進一步提升YCK05H、YCK16H燃氫發動機的熱效率和動力性，并嘗試整車示范運行。我們企業預測，在未來3年，燃氫發動機在熱效率方面將會持續突破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要求;在未來5年，燃氫發動機將會邁過耐久性、可靠性等產品門檻，實現市場化。”玉柴技術研究院院長王輝博士表示。（劉 昊  曹萬萬）