●石油危機(jī)為氫內(nèi)燃機(jī)帶來了第一次轉(zhuǎn)機(jī)
氫內(nèi)燃機(jī)發(fā)展的第一次轉(zhuǎn)機(jī)出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代,,連續(xù)的兩次石油危機(jī)造成了油價(jià)的暴漲,,車企們紛紛開始尋找能替代石油的新的能源方案,可再生的氫能便是當(dāng)時(shí)被看好的解決途徑之一,,主要的使用方式則有氫內(nèi)燃機(jī)和氫燃料電池兩種,。
憑借系統(tǒng)成本低、無(wú)需復(fù)雜的能量轉(zhuǎn)換,、對(duì)氫氣純度要求低,、使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì),氫內(nèi)燃機(jī)在80年代迎來了一波大發(fā)展,,寶馬,、日產(chǎn)、馬自達(dá),、福特等車企,,也都在這一時(shí)段都推出過氫內(nèi)燃機(jī)的驗(yàn)證車型。
首先,,內(nèi)燃機(jī)中的氫氣在燃燒時(shí)雖然不會(huì)產(chǎn)生CO/CO2,,但會(huì)有少量NOx污染物的排放。工程師們?yōu)榱艘种芅Ox的形成,,通常會(huì)為氫氣提供兩倍于完全燃燒所需的空氣量,,但這么做的后果就是讓氫內(nèi)燃機(jī)的功率降低到同排量汽油機(jī)的一半左右,往往需要通過渦輪增壓或者機(jī)械增壓來為氫內(nèi)燃機(jī)提高動(dòng)力,。
而如果這種“早燃”現(xiàn)象再提前些,,在進(jìn)氣門未關(guān)閉時(shí),缸內(nèi)混合氣體就被熱點(diǎn)引燃,,甚至將火焰?zhèn)鞑サ竭M(jìn)氣管內(nèi),,還會(huì)產(chǎn)生“回火”,,輕則破壞供氫系統(tǒng),重則直接引發(fā)爆炸,。這也讓氫內(nèi)燃機(jī)的安全性存在不足,。
從以上的問題可以看出,雖然氫內(nèi)燃機(jī)與汽油機(jī)在原理和結(jié)構(gòu)上區(qū)別不大,,但想要造出一臺(tái)性能優(yōu)異,、安全可靠的氫內(nèi)燃機(jī)仍舊需要克服一系列的難題。以寶馬等車企攻堅(jiān)氫內(nèi)燃機(jī)那個(gè)年代的材料,、控制和工藝技術(shù),,仍舊意味著巨大的開發(fā)難度和成本。在完成了一輪測(cè)試后,,車企們便紛紛將開發(fā)重點(diǎn)轉(zhuǎn)向同樣很難但潛力更大,、效率更高的氫燃料電池方向,這也使氫內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展進(jìn)入了“第二次冰河期”,。
●是什么讓氫內(nèi)燃機(jī)再次“起死回生”
以柴油為主要?jiǎng)恿Φ纳逃密囶I(lǐng)域是目前對(duì)碳減排需求最為迫切的汽車市場(chǎng),。比如我國(guó)的商用車保有量?jī)H有10.9%,卻產(chǎn)生了占比56%的碳排放,,對(duì)新能源的需求也就最為迫切,。但商用車高負(fù)載的工況對(duì)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)并不友好,,而轉(zhuǎn)型氫燃料電池的高成本又很難讓它快速普及,,此時(shí)氫內(nèi)燃機(jī)再一次成為了關(guān)注的焦點(diǎn)。
而乘用車方面,,由于純電動(dòng),、氫燃料電池、混動(dòng)的選項(xiàng)較多,,對(duì)氫內(nèi)燃機(jī)的需求并不那么迫切,。目前國(guó)內(nèi)長(zhǎng)城、廣汽,、一汽,、長(zhǎng)安等車企都在進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)儲(chǔ)備,根據(jù)相關(guān)報(bào)道,,廣汽自研的氫內(nèi)燃機(jī)在熱效率方面已經(jīng)能達(dá)到44%,,已經(jīng)接近頂尖民用汽油機(jī)的熱效率了。
又一次“起死回生”的氫內(nèi)燃機(jī),,已經(jīng)能依靠現(xiàn)有技術(shù)來克服早燃,、回火等問題,性能上的劣勢(shì)也在被逐漸抹平,,而它的地位也從挑戰(zhàn)燃油車的一種更經(jīng)濟(jì)的能源,,有望成為內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈的救命稻草,,在零碳排時(shí)代替代傳統(tǒng)汽油機(jī)的位置,將那響亮的排氣聲浪傳承下去,。
●氫內(nèi)燃機(jī)的未來會(huì)“美好”下去嗎,?
哪怕以氫內(nèi)燃機(jī)平均熱效率40%、氫燃料電池平均熱效率60%來進(jìn)行計(jì)算,,氫燃料電池的效率也能達(dá)到氫內(nèi)燃機(jī)的1.5倍,,再加上氫燃料電池可以使用電機(jī)自帶的制動(dòng)能量回饋功能,實(shí)際氫耗將會(huì)低得多,,這讓氫內(nèi)燃機(jī)在使用成本上很難匹敵氫燃料電池車,。而一旦未來氫燃料電池通過規(guī)模化將成本降低到內(nèi)燃機(jī)的水平,,氫內(nèi)燃機(jī)在氫燃料電池面前真就再無(wú)優(yōu)勢(shì)可言了,。
所以,綜合來看,,氫內(nèi)燃機(jī)的機(jī)遇就在氫燃料電池成本較高的階段,,在大功率或重載條件下承擔(dān)相應(yīng)的動(dòng)力輸出任務(wù),比較適合在商用車領(lǐng)域完成對(duì)柴油機(jī)的替代,。此外,,對(duì)能耗不那么敏感,、對(duì)功率密度要求嚴(yán)苛,、又對(duì)排氣聲浪無(wú)比在意的賽車場(chǎng),也許會(huì)是接下來安放氫內(nèi)燃機(jī)的最佳場(chǎng)景,。
總結(jié):
對(duì)于汽車愛好者來說,,內(nèi)燃機(jī)的聲浪早已刻入了DNA中,,但在環(huán)保的壓力下,這些燒油的精密機(jī)械正在被只會(huì)發(fā)出嗡嗡聲的電機(jī)逐漸取代,,讓一眾情懷黨黯然神傷,,再次挺身而出的氫內(nèi)燃機(jī)似乎成了內(nèi)燃機(jī)家族唯一的希望。但理性的來看,,在氫內(nèi)燃機(jī)完成好向氫燃料電池的過渡后,,較低的效率水平很難讓它贏得多數(shù)人的青睞�,;蛟S像《高智能方程式賽車》中的那樣,,賽車場(chǎng)才是屬于未來氫內(nèi)燃機(jī)的一片天地。(文/汽車之家 孫一超)
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