傳統(tǒng)內燃機行業(yè)向低碳轉型 最大馬力燃氫發(fā)動機下線

　　發(fā)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(fā)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(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。

　　“此次大排量、大馬力燃氫發(fā)動機點火是我國傳統(tǒng)內燃機產業(yè)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(fā)動機的產品型譜，而且也標志著我國內燃機行業(yè)在掌握大規(guī)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(yè)協(xié)會常務副會長兼秘書長邢敏告訴科技日報記者。

　　燃氫發(fā)動機綜合比較優(yōu)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(jié)能減排主戰(zhàn)場的內燃機系統(tǒng)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(tǒng)，國外企業(yè)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(yè)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(fā)動機的燃料還面臨著其他方面的技術挑戰(zhàn)。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(fā)動機排溫相對較低，且含水量大，給后處理系統(tǒng)帶來了效率和耐久的挑戰(zhàn)。截至目前，燃氫發(fā)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(guī)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(yōu)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(guī)模投資帶來的商業(yè)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(fā)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(fā)動機相媲美，選擇裝配燃氫發(fā)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(fā)動機的未來前景。“燃氫發(fā)動機不僅氫能利用效率高，解決了純電系統(tǒng)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(fā)動機的推廣將迎來爆發(fā)式增長。”他說。

　　加速促進“氫燃料+發(fā)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(fā)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(wěn)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(fā)動機可用于重型商用車等場景。

　　YCK16H燃氫發(fā)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(huán)衛(wèi)、物流配送領域的中型燃氫發(fā)動機YCK05H。在完成中型燃氫發(fā)動機平臺、燃料電池系統(tǒng)開發(fā)之后，又推出YCK16H重型燃氫發(fā)動機。

　　“氫燃料+發(fā)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(yè)，也正積極推進氫燃料發(fā)動機的研發(fā)、應用。如一汽解放發(fā)布的氫氣直噴發(fā)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(yè)鏈上制、儲、運、用的全方位進步，氫能預計將成為內燃機行業(yè)進步的新生動力。2022年，玉柴還將繼續(xù)加大研發(fā)投入，加強專利布局，進一步提升YCK05H、YCK16H燃氫發(fā)動機的熱效率和動力性，并嘗試整車示范運行。我們企業(yè)預測，在未來3年，燃氫發(fā)動機在熱效率方面將會持續(xù)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(guī)要求;在未來5年，燃氫發(fā)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）