日前,北京传来消息:北汽集团的首款“氢气内燃机”在北京工业大学内燃机试验室成功点火。据了解,该项目由北汽研究总院与北京工业大学合作研发。实验结果显示,目前该样机首次点火后热效率就已经超过43%,优化后可达45%,达到国内领先水平。
这款“氢气内燃机”并不是全新设计,而是从传统汽油发动机的基础上“魔改”而来。原型机是北汽的“魔核”1.5T发动机。原版发动机的性能参数为:最大额定功率138KW、最大额定扭矩305N·M、热效率39.2%,曾荣获“中国心”十佳发动机称号。
由此可见,从汽油发动机变身为氢气内燃机之后,热效率甚至还发生了明显的提升!从39.2%飙升到了43%,按照这个指标看,这台氢气内燃机的热效率是非常之高了,甚至已经接近柴油机的水平。
发动机直接烧氢气?这可不行!氢脆了解一下
据北汽描述,这台发动机的改制难度不低,首先是要解决掉“金属氢脆”问题。“氢脆”被称为“金属的瘟疫”,简单来说就是氢以原子状态渗入金属内,并在金属内部再结合成分子,导致金属本身失去韧性,从而脆化的现象。
被氢气腐蚀变脆的钢铁,在使用中经常出现“一折就断”的现象。手指粗的高强度钢棒,如果被氢腐蚀,往往掉地上就摔断。一些小零件甚至你都没碰它,它自己就裂了……所以想要做氢气内燃机,如何解决“氢脆”是最大的技术难题。
目前世界上玩氢气内燃机路线的,有德国的宝马,和日本的丰田,还有“世界柴油机霸主”美国康明斯。但他们是如何解决氢脆问题的,我们暂时还不知道(算是技术机密,不过个人猜测,有可能是在氢气里混入一定比例的氧气成分。别问我为什么知道~)
除北汽之外,广汽、一汽、潍柴、长城、玉柴、丰田、宝马、康明斯…都在玩氢气内燃机
而国内,除了北汽集团之外,2021年9月5日广汽自主研发的首款氢气发动机点火成功,而且也同样是基于汽油发动机改制而来(基于广汽第四代发动机平台自主研发)。而广汽的这台发动机,官方称“目标热效率有望突破44%,达到国内领先水平”。看样子和北汽差不太多。
此外,国内著名的大型发动机制造商,比如一汽解放、潍柴、玉柴、长城……等等多家企业也都宣布成功研发氢气内燃机产品。不过目前各家企业的氢气内燃机,还都处于热力学标定、动力包适配等后续工作中,距离装车还有距离。
“氢燃料电池车”和氢气内燃机有何不同?
很多小伙伴就要问了:以前大家听说氢能源车,第一时间想起的一定是“氢燃料电池车”。和氢气内燃机相比,“氢燃料电池车”显得更现代化、更先进、更科幻。可是为啥诸多企业依然没放弃研发氢气内燃机呢?
或许这就是“多条腿走路”的原因吧!“氢燃料电池车”的核心部件就是“氢气燃料电池”,这种电池只要通入氢气,就能源源不断产生电力。但是“氢气燃料电池”的技术目前距离成熟似乎还很远。光说寿命一个指标,就连锂电池都比它强!所以运用起来难度很大。
此外,“氢燃料电池车”的本质是:纯电动汽车+氢气燃料电池(准确的说,氢燃料汽车是一种“增程电动车”)。所以电动汽车目前难以跨越的锂电池技术问题,对于“氢燃料电池车”来说,同样存在。
氢气内燃机作为一条技术路线存争议,本田CEO称“不看好”
这时候,氢气内燃机就成了另一条可以尝试的技术路线了。毕竟是从汽油发动机基础上改出来的,其他的比如离合器、变速箱、减速器、差速器……全都照搬燃油车的那一套。对于企业来说,或许成本可以投入的更少。不过么,氢气内燃机的尾气是不是真正“零排放”就存在争议了:
毕竟内燃机的工作离不开机油的润滑保护。而机油在气缸里残留的油膜也会在氢燃气的高温下蒸发、结焦、碳化。所以尾气当中会存在机油蒸发/燃烧后的产物是必然的,虽然量微乎其微。本田CEO三部敏宏就曾批评氢气内燃机,称“难成主流”。
当然了,“以电代油、以氢代油”肯定是未来汽车进化的主旋律。目前各种技术路径齐头并进,各种可能性都尝试一下也不是坏事。就氢气能源来看,无论是氢燃料电池还是氢气内燃机,如何安全高效低成本的制氢、储氢、运氢以及加氢站等基础配套设施的建设是氢气路线最大的拦路虎。
原标题:重大突破,北汽首台氢内燃机成功点火!新能源不一定非得电动