近日，經(jīng)過兩輪探索和開發(fā)，吉利汽車動力研究院（簡稱“吉利動力”）已成功將自研的2.0L直噴增壓氫內(nèi)燃機（以下簡稱氫內(nèi)燃機） 熱效率提升至46.11%，達到行業(yè)領先水平。這一突破性成果，不僅向世界展示了吉利動力在能源多樣化領域的雄厚技術實力，更展現(xiàn)了吉利動力對于雙碳使命的不懈努力與追求。
2.0L增壓直噴氫內(nèi)燃機開發(fā)現(xiàn)場，圖源吉利動力
根據(jù)最新的研究成果，吉利動力的氫內(nèi)燃機，在熱效率方面實現(xiàn)了全球領先的46.11%，氫氣消耗量降至65g/kw·h，有效降低了氮氧化物的排放。在性能方面，其最大功率接近110kw，最大扭矩可達230N·m。通過熱效率、能耗、性能及排放的平衡發(fā)展，這臺氫內(nèi)燃機將不僅局限于熱效率的展示，更將成為高效能源轉(zhuǎn)型的理想選擇。
熱效率分布圖，圖源吉利動力
除了擁有出色的最高熱效率外，這臺氫內(nèi)燃機更是擁有廣闊的高熱效率區(qū)間范圍。在中等負荷和低負荷區(qū)間，熱效率可達42%至45%之間。這使得它特別適合與電驅(qū)動力系統(tǒng)結(jié)合使用，無論是REEV、PHEV還是HEV等形式，都能充分發(fā)揮內(nèi)燃機在電混系統(tǒng)中的高效性能。
熱效率對應氫消耗量分布圖，圖源吉利動力
基于當前成果，吉利動力將繼續(xù)在氫內(nèi)燃機領域深入研究，持續(xù)開發(fā)中低壓直接噴射技術，以獲得性能更優(yōu)、更均衡的氯內(nèi)燃機產(chǎn)品。
近年來，吉利在發(fā)動機熱效率領域?qū)掖瓮黄啤?017年的39%熱效率增程專用發(fā)動機；到2019年的低壓廢氣再循環(huán)（LP EGR）瞬態(tài)控制技術助力熱效率突破41%；再到2021年經(jīng)權(quán)威機構(gòu)“能效之星”認證，全球最高熱效率43.32%的DHE15混動專用發(fā)動機，吉利在發(fā)動機熱效率領域中持續(xù)深耕，積極響應國家雙碳政策，致力于綠色低碳環(huán)保技術的研究和開發(fā)。
在全球能源轉(zhuǎn)型的關鍵時刻，吉利動力堅信能源多樣化是實現(xiàn)“碳中和，碳達峰”目標的關鍵。在技術層面，吉利動力將繼續(xù)加大研發(fā)投入力度，致力于不斷提升氫能源技術的性能和可靠性。在行業(yè)層面，吉利動力將與全球各界合作伙伴共同推動氫能源產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展，打造完善的氫能基礎設施，加速氫能源的普及和商業(yè)化應用。吉利動力將繼續(xù)以永續(xù)發(fā)展為目標，不斷推動科技創(chuàng)新，為全球用戶創(chuàng)造更多低碳出行新體驗。
氫內(nèi)燃機：高效能源轉(zhuǎn)型的理想選擇
氫內(nèi)燃機的歷史可以追溯到1807年，當時瑞士人伊薩克·代·李瓦茨研發(fā)了第一款單缸氫氣內(nèi)燃機。我國氫發(fā)動機的研究開始于20世紀80年代初，國內(nèi)一些高校和科研單位對內(nèi)燃機燃氫和燃氫雙燃料內(nèi)燃機等進行了實驗研究。
2007年6月18日，我國自主研制的第一臺高效低排放氫內(nèi)燃機在重慶長安汽車集團成功地實現(xiàn)點火。高效低排放氫內(nèi)燃機是國家“863”計劃唯一立項的氫燃料重點項目，它的成功點火標志著我國氫內(nèi)燃機研究技術已經(jīng)獲得了突破性的進展，為氫內(nèi)燃機的產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎。
近年來，在國家利好政策的助力下，氫能產(chǎn)業(yè)尤其是氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)得到了較快發(fā)展。與此同時，作為減碳技術路線的有效補充，被“冷落”多年的氫內(nèi)燃機也開始受到行業(yè)的關注。
2022年 8 月，工信部明確表示要將氫氣內(nèi)燃機納入氫能發(fā)展戰(zhàn)略中予以支持，并根據(jù)氫氣發(fā)動機技術進步和應用推廣情況，提前布局相關標準預研。同年，一汽、廣汽、濰柴等企業(yè)均發(fā)布了自研氫燃料發(fā)動機成功點火的消息，不僅如此，歐美、日韓車企也都持續(xù)在這方面儲備技術，開發(fā)相應的車型，整個氫內(nèi)燃機的技術越發(fā)成熟。
國內(nèi)布局氫內(nèi)燃機相關企業(yè)，圖源全球氫能
氫內(nèi)燃機（hydrogen internal combustion engine），也叫氫燃料發(fā)動機，以傳統(tǒng)內(nèi)燃機為基礎，通過改變?nèi)剂瞎到y(tǒng)、噴射系統(tǒng)以及燃料等，燃燒氫氣產(chǎn)生動力，從而驅(qū)動車輛的行駛。可以簡單的理解為燒氫氣的發(fā)動機，其基本原理與普通的汽油或者柴油內(nèi)燃機的原理一樣，是基本的汽缸—活塞式的內(nèi)燃機，同樣是按照吸氣——壓縮——做功——排氣4個沖程來完成化學能對機械能的轉(zhuǎn)化，只是氫內(nèi)燃機里的燃料是氫氣。
2023年5月底，北京理工大學機械與車輛學院教授孫柏剛在公開活動中表示，氫能在國際趨勢上看，是實現(xiàn)碳達峰、逐步達到碳中和的最佳選擇，氫內(nèi)燃機迎來新的發(fā)展機遇；目前來看，我國氫內(nèi)燃機發(fā)展還處在初始階段，很多領域仍有空白。
氫內(nèi)燃機采用的是傳統(tǒng)燃燒反應，而氫燃料電池采用的則是電化學反應，兩者有著本質(zhì)上的區(qū)別。氫內(nèi)燃機的優(yōu)勢在于與市場上保有量較大的柴油車有著較高的零部件通用性，可以在原有的內(nèi)燃機工業(yè)體系上進行開發(fā)，其技術難度和成本都要比氫燃料電池更有優(yōu)勢，同時還繼承了柴油發(fā)動機可靠耐用的出色表現(xiàn)，有著良好的燃料適應能力。
并且在后期維修保養(yǎng)方面，也有更加成熟的服務技術體系來保障用戶正常運營，同時還具備滿足更高排放法規(guī)的潛力，有利于相關政策環(huán)保要求。在新能源趨勢下，傳統(tǒng)車企、發(fā)動機企業(yè)想要實現(xiàn)快速轉(zhuǎn)型，除了在純電動方面大做文章之外，氫內(nèi)燃機無疑成為了當下最佳選擇。
孫柏剛表示，氫內(nèi)燃機和燃料電池將來會有一定的互補性，尤其在氫能源構(gòu)建的初期，如果用氫內(nèi)燃機做雙燃料則對初期氫能推廣基礎設施缺乏的狀態(tài)有最大的好處。此外，他表示，內(nèi)燃機的采購成本低，用戶使用工業(yè)副產(chǎn)氫使用成本也低，這樣才能構(gòu)成老百姓既買得起也用得起的氫能轉(zhuǎn)化裝備。
2023年，更強勁、更高效、零排放的氫內(nèi)燃機依然走在路上。
3月25日，由中國工程院楊鳳田院士倡導的首款四座氫燃料內(nèi)燃機飛機驗證機在沈陽某機場完成首飛，此飛機搭載一汽集團基于“紅旗”汽油機研發(fā)的國內(nèi)首款2.0L零排放增壓直噴氫燃料內(nèi)燃機，是我國自主研制的第一架以氫內(nèi)燃機為動力的通航飛機。據(jù)了解，該款飛機使用高壓氣態(tài)儲氫，儲氫重量4.5kg，巡航速度180km/h，氫內(nèi)燃機最大熱效率大于43%，綜合熱效率大于40%，留空時間大于1小時。[相關閱讀：儲氫重量4.5kg！搭載一汽氫內(nèi)燃機！我國自主研制首架氫內(nèi)燃機通航飛機成功首飛]
4月7日，東風馬赫動力氫氣發(fā)動機最新成果發(fā)布會在東風公司技術中心舉行，標志著中國氫氣發(fā)動機自主研發(fā)取得重大技術突破。此次發(fā)布的氫氣發(fā)動機動力性達80kW/170Nm，熱效率突破45.04%，大于40%效率區(qū)占比超過70%，是國內(nèi)發(fā)布的氫氣發(fā)動機熱效率最高水平，處于行業(yè)領先。[相關閱讀：熱效率突破45.04%！東風馬赫動力氫氣發(fā)動機發(fā)布最新成果]
6月3日，由玉柴開發(fā)的首款低成本高效率高可靠零碳燃氫發(fā)電動力系統(tǒng)在重慶點火成功。這是玉柴柔性燃料發(fā)動機平臺成功邁向商業(yè)化應用的重要一步，也是我國燃氫發(fā)動機示范應用領域的重大突破。[相關閱讀：氫電轉(zhuǎn)換效率達14.2kwh/kg！中國首款柔性零碳燃氫發(fā)電動力系統(tǒng)點火成功！]
6月初，吉利動力自研氫內(nèi)燃機熱效率突破46%。
當前，在全球能源綠色化的大背景下，不同的動力路線擅長的領域和場景不盡相同，逐漸呈現(xiàn)出百花齊放的市場格局。氫內(nèi)燃機作為能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)化石能源替代的可行性技術路線，已經(jīng)引起了眾多的關注。不過，目前業(yè)界還處于初步探索階段，未來前景如何還有待觀察，氫內(nèi)燃機的商業(yè)化道路任重而道遠。
