[汽車之家 發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)]  隨著純電動(dòng)車技術(shù)的不斷成熟,，綜合性能不斷提升，傳統(tǒng)燃油車的市場(chǎng)在不斷萎縮,。在過去的一段時(shí)間里,，內(nèi)燃機(jī)技術(shù)在很多消費(fèi)者眼中已是一種接近淘汰的技術(shù)了。然而,，新能源技術(shù)的突飛猛進(jìn)式發(fā)展,，使得內(nèi)燃機(jī)技術(shù)又有了煥發(fā)第二春的可能。廣汽研究院的新型發(fā)動(dòng)機(jī)采用了氨氣,、甲醇和氫氣作為燃料,，在國家大力發(fā)展氫能的戰(zhàn)略背景下，或許能在未來汽車動(dòng)力系統(tǒng)中占據(jù)重要的一席之地。

　　在今年的廣汽科技日上,，廣汽傳祺E9氫混版正式亮相,，據(jù)稱該車是行業(yè)首款搭載氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)的氫混整車，氫能動(dòng)力系統(tǒng)具備高壓縮比及爆震抑制技術(shù),，將為車輛提供強(qiáng)勁動(dòng)力,，氫耗低于1.4kg/100km，綜合續(xù)航將近600km,。

● 氫能指的不僅僅是氫氣

　　豐田Mirai作為全球最先量產(chǎn)的氫能源汽車,，采用了氫燃料電池技術(shù)。它的燃料是存儲(chǔ)在高壓氫氣罐中的氫氣,。在媒體的鋪天蓋地的宣傳下,，豐田Mirai的氫燃料電池技術(shù)一時(shí)間成為了氫能汽車最熱門的技術(shù)路線。實(shí)際上,，氫能不止氫氣一種,，采用氫氣作為原料制備的甲醇和氨氣也屬于氫能范疇,。

　　利用綠氫合成的甲醇和氨氣,，從某個(gè)意義上來說也屬于是環(huán)保燃料。相比氫氣,，甲醇和氨氣在運(yùn)輸上的突出優(yōu)勢(shì),，能夠大大降低其終端售價(jià)。

　　在這樣的背景下,，甲醇和氨氣等利用綠氫制備的物質(zhì)便可看成是氫氣的載體,，極大地降低儲(chǔ)運(yùn)成本，成為氫能大規(guī)模商業(yè)化的一種可行思路,。氨氣在常溫加壓的情況下就可以液化,，有利于實(shí)現(xiàn)高密度氫能儲(chǔ)運(yùn)；而甲醇在常溫常壓下就是液態(tài),，儲(chǔ)運(yùn)成本會(huì)比氨氣更低,。

● 甲醇和氨氣發(fā)動(dòng)機(jī)不是零排放，但促成了碳中和

　　甲醇完全燃燒產(chǎn)物為二氧化碳和水,，燃燒不充分時(shí)產(chǎn)生一氧化碳（可利用三元催化器催化轉(zhuǎn)換為二氧化碳）,。所以甲醇燃燒和汽油燃燒一樣，都會(huì)產(chǎn)生二氧化碳這種溫室氣體的,。所不同的是,，由綠氫制備的甲醇是一種可再生能源。

　　由于氨氣的制備需要氮?dú)�,，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒氨氣后生成氮?dú)�,，所以理論上不�?huì)改變大氣中氮?dú)獾目偭浚�也屬于環(huán)�,？稍偕�燃料范��,。

● 氫氣,、氨氣、甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)各有怎樣的特點(diǎn),？

　　針對(duì)普通消費(fèi)者關(guān)心的問題,，我們從動(dòng)力性、制造成本以及系統(tǒng)小型化程度這三個(gè)方面去看看這三種新型發(fā)動(dòng)機(jī),。首先從動(dòng)力性來看,，甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)≈氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)>氨氣發(fā)動(dòng)機(jī)。這個(gè)比較好理解,，采用燃燒速度越快的燃料,，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能也就越強(qiáng)。

　　而甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)要面臨的問題是燃料在燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生甲酸,，這種物質(zhì)會(huì)引起金屬零件的腐蝕問題,，所以需要對(duì)相關(guān)金屬零件（如甲醇噴射器）進(jìn)行獨(dú)特的防腐涂層處理。氫氣在一定條件下有可能對(duì)金屬具有腐蝕性,，導(dǎo)致金屬產(chǎn)生氫脆或者氫腐蝕,，零部件（如氫噴射器）需要選擇合適的材料、防氫脆處理,、表面涂層保護(hù),、控制氫氣環(huán)境等。

　　同時(shí),，氫氣對(duì)金屬的腐蝕性也需要采取對(duì)應(yīng)的措施來避免,，增加了制造成本。甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料存儲(chǔ)與供給系統(tǒng)與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)類似,，這方面成本增加不多,，但發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程中產(chǎn)生的甲酸腐蝕現(xiàn)象需要特殊的金屬防腐涂層應(yīng)對(duì)，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的制造成本,。對(duì)于氨氣發(fā)動(dòng)機(jī),，其儲(chǔ)氨容器制造成本介于儲(chǔ)氫容器和傳統(tǒng)汽油油箱之間。氨氣發(fā)動(dòng)機(jī)的成本主要增加在其特殊的預(yù)燃室和相關(guān)部件上面,。

　　氨氣雖然也需要高壓容器存儲(chǔ),，但其內(nèi)容物為液態(tài)氨，能量存儲(chǔ)密度大,，體積會(huì)比儲(chǔ)氫罐更小,。而甲醇可以在常溫下以液態(tài)方式存儲(chǔ)，所以其存儲(chǔ)容器與傳統(tǒng)汽油油箱類似,，也可以做成不規(guī)則造型進(jìn)一步提升空間利用率,。從目前的的研究數(shù)據(jù)來看，在續(xù)航里程目標(biāo)設(shè)定和車型大小相同的情況下，空間利用率由高到低的排序?yàn)榧状及l(fā)動(dòng)機(jī)車型>氨氣發(fā)動(dòng)機(jī)車型>氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)車型,。

● 高低溫適應(yīng)性和耐久性

　　氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)和氨氣發(fā)動(dòng)機(jī)在高低溫適應(yīng)性方面與汽油差異不大,，而甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)由于燃料在低溫下汽化困難，不利于燃燒初期火焰的穩(wěn)定發(fā)展,，在冷啟動(dòng)方面存在一系列的挑戰(zhàn),。

　　氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒產(chǎn)生的水在低溫條件下容易結(jié)冰，因此可能存在停機(jī)前缸內(nèi)殘留的水凝結(jié)在火花塞電極附近,，導(dǎo)致下次冷啟動(dòng)困難的潛在問題,。對(duì)于氨氣發(fā)動(dòng)機(jī)來說，低溫并不是其主控因素,，氨氣燃燒火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷�,，如何提升著火速度才是技術(shù)難點(diǎn)。

　　在極端情況下,，只有在發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期低溫低負(fù)載工況運(yùn)行時(shí),，才會(huì)出現(xiàn)燃燒產(chǎn)物水與機(jī)油相互摻雜，引起機(jī)油稀釋,，進(jìn)而引起機(jī)械摩擦副磨損,，這種機(jī)油稀釋或機(jī)油乳化可能性在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上同樣存在。在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)過程中,，廣汽已經(jīng)有針對(duì)性措施避免此類問題的發(fā)生,。

● 來看看廣汽新型發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)物

　　目前，廣汽氫氣,、氨氣以及甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)完成了樣機(jī)樣件試制，處于整機(jī)性能開發(fā)階段,，只要市場(chǎng)環(huán)境準(zhǔn)備好就能夠快速實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)裝車,。在廣汽研究院的展廳里陳列著它們最新研發(fā)出來的氫氣和氨氣發(fā)動(dòng)機(jī)展具。甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)由于與傳統(tǒng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)相似程度較高,，展廳中并沒有展出,。

■ 氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)

　　從該發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力參數(shù)來看，它作為一款2.0T氫氣發(fā)動(dòng)機(jī),，動(dòng)力輸出相當(dāng)于1.5T汽油發(fā)動(dòng)機(jī),，44%的熱效率不輸目前主流的渦輪增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。

　　GMC2.0混動(dòng)專用變速箱屬于時(shí)下主流的雙電機(jī)串并聯(lián)構(gòu)型,，具備2個(gè)擋位,，相比單擋位設(shè)計(jì)，能夠在動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性上取得更好的平衡,。

　　目前制約氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)的并非燃料成本,，而是加氫的便利度。在加氫站資源比較豐富的廣州，目前加氫站數(shù)目也只有30多個(gè),，很多還需要預(yù)約才能加氫,，其它地區(qū)的加氫便利度更是有待提升。

　　來自氫氣罐的氫氣經(jīng)過兩級(jí)減壓后會(huì)直接經(jīng)過噴嘴噴入氣缸燃燒,。相比起傳統(tǒng)汽油直噴發(fā)動(dòng)機(jī),，省去了為汽油建立壓力的高壓油泵部件。

　　作為對(duì)比,，燃料電池車上面的儲(chǔ)氫罐規(guī)格更高,，會(huì)采用金屬內(nèi)膽外用碳纖維纏繞的儲(chǔ)氫罐，耐壓達(dá)到70MPa,。在未來,，輕量化程度更高的高分子材料內(nèi)膽外用碳纖維包裹的儲(chǔ)氫罐將在耐壓值不變的情況下，實(shí)現(xiàn)更高的輕量化水平,。

■ 氨氣發(fā)動(dòng)機(jī)

　　另一個(gè)展具展示的是氨氣發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù),。廣汽的氨氣發(fā)動(dòng)機(jī)同樣采用了2.0L排量直列四缸的設(shè)計(jì)，進(jìn)氣形式為渦輪增壓,。

　　于是在這個(gè)預(yù)燃室上就需要一個(gè)單獨(dú)的汽油噴嘴,，火花塞的電極也暴露在預(yù)燃室內(nèi)而非氣缸內(nèi)。除了這個(gè)特殊的汽油噴嘴,，這款展示樣機(jī)上還帶有常規(guī)的氨氣歧管噴射噴嘴以及缸內(nèi)直噴噴嘴,。

　　雖然這是一款氨氣發(fā)動(dòng)機(jī)，但是它上面的很多技術(shù)配置都是和汽油發(fā)動(dòng)機(jī)類似的,，這也是其制造成本較低的一個(gè)重要原因,。

　　氨氣在一般環(huán)境中的可燃性遠(yuǎn)不及甲醇和氫氣，但氨氣是一種刺鼻氣體,，對(duì)人體是有害的,。所以與氫氣、甲醇燃料供給系統(tǒng)一樣,，氨氣供給系統(tǒng)中也會(huì)設(shè)置相應(yīng)的氣體濃度傳感器以及氣體壓力傳感器,，實(shí)時(shí)偵測(cè)系統(tǒng)是否存在氣體泄露的情況。不過就現(xiàn)階段而言,，我國對(duì)于整車上的氫氣,、甲醇以及氨氣的泄露檢測(cè)尚未有統(tǒng)一的國標(biāo)，遵循的是企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn),。搭載這些新型發(fā)動(dòng)機(jī)的車型要真正落地還需要法律法規(guī)以及標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步完善,。

● 全文總結(jié)：

　　目前廣汽在新型發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的技術(shù)儲(chǔ)備明顯要領(lǐng)先于市場(chǎng)和基礎(chǔ)設(shè)施配套。這些新型發(fā)動(dòng)機(jī)都有各自的技術(shù)難點(diǎn)需要攻克,，可幸的是,，這些技術(shù)難點(diǎn)都有成熟的解決方案,，所以不存在太多的不確定性。只要時(shí)機(jī)合適,，這些新型發(fā)動(dòng)機(jī)都能在短時(shí)間內(nèi)裝車實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),。但采用氫氣、氨氣以及甲醇作為燃料的三種發(fā)動(dòng)機(jī),，究竟哪種能最先成為市場(chǎng)的主流目前還不好說,，這很大程度取決于國家政策的支持以及氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況。屏幕前的各位覺得未來哪種新型發(fā)動(dòng)機(jī)能夠脫穎而出呢,？不妨在評(píng)論區(qū)留言,，分享你的觀點(diǎn)！（圖/文/攝/汽車之家 常慶林）