氫內燃機牽引車(chē)

　　相較于氫燃料電池而言，氫內燃機對氫能源的應用更具優(yōu)勢，目前全球各大車(chē)企都在積極布局這一技術(shù)，曼恩當然也積極響應。在2023卡車(chē)技術(shù)節上，曼恩便展示了一臺最新研發(fā)的氫內燃機牽引車(chē)。

　　首先，什么是氫能源?

　　氫能源是目前行業(yè)公認的新能源商用車(chē)未來(lái)發(fā)展趨勢，并且各大企業(yè)都推出了氫燃料電池商用車(chē)。

　　但是氫能源還有另外一種更具優(yōu)勢的應用方式，這就是氫內燃機：將氫氣作為燃料直接噴射進(jìn)入氣缸進(jìn)行燃燒從而推動(dòng)活塞做功，與現有的柴油、天然氣發(fā)動(dòng)機工作原理一致。

曼恩520馬力氫內燃機牽引車(chē)

曼(MAN) 新TGX系列重卡 470馬力 4X2 國六 牽引車(chē)(TGX18.470)

品牌| 車(chē)系| 配置| 圖片| 經(jīng)銷(xiāo)商 報價(jià):暫無(wú)報價(jià)

詢(xún)底價(jià)

　　這款氫內燃機重卡的型號為T(mén)GX 18.520H2，目前尚處于研發(fā)測試階段。該車(chē)搭載的發(fā)動(dòng)機型號為H4576(H代表氫氣)，發(fā)動(dòng)機熱效率45%，排量16.8升，最大功率520馬力，最大扭矩2600牛米。

　　這款車(chē)型是在現有的MAN TGX 4×2車(chē)型基礎上開(kāi)發(fā)的，無(wú)需改動(dòng)其冷卻系統和動(dòng)力傳動(dòng)系統(變速箱、后橋)，以及懸架、車(chē)架的結構尺寸。

　　由于氫氣和氧氣燃燒后形成水，只有少量的氮氧化物，因此后處理裝置可以進(jìn)行簡(jiǎn)化，這款車(chē)型的后處理體積比柴油卡車(chē)小了一半以上。

　　TGX 18.520H2的車(chē)架兩側均無(wú)小油箱，這是因為它全部使用氫氣作為燃料，沒(méi)有使用柴油或其他燃料進(jìn)行輔助燃燒，其技術(shù)已經(jīng)真正實(shí)現了零排放。

　　值得一提的是，目前全球有多家企業(yè)和科研單位在研究氫內燃機，直接使用氫氣進(jìn)行燃燒存在很多技術(shù)問(wèn)題，例如爆震等。

　　因此都采用一種折衷的辦法：加入少量比例的柴油與氫氣一起燃燒，大致為1:9，即柴油約占總燃料的10%，最終混合后的氫油混合物燃燒更加穩定。

　　這種折衷的辦法相對于傳統柴油發(fā)動(dòng)機而言減少了85%—90%的污染物排放量，每千瓦時(shí)僅90克左右。但這種方法畢竟不是零排放，還無(wú)法達到氫內燃機設定的技術(shù)要求。

　　而曼恩TGX 18.520H2的二氧化碳排放小于1g/每千瓦，屬于零排放車(chē)型，排放滿(mǎn)足歐七標準。

　　18.520H2搭載的氫內燃機

　　這款曼恩氫內燃機重卡采用700bar壓力儲氫罐，共有5個(gè)氣罐布置在駕駛室后方。目前國際上應用比較廣泛的車(chē)載儲氫瓶壓力等級主要有35Mpa(350bar)和70MPa(700bar)兩種。

　　加氫站的最高設計壓力等級也需要與加注車(chē)輛車(chē)載儲氫瓶的壓力等級相匹配：35MPa氫燃料電池車(chē)的加氫站站內最高固定儲氫壓力一般為45MPa，70MPa氫燃料電池車(chē)的加氫站站內最高固定儲氫壓力一般為90MPa。

　　從氫氣罐的壓力來(lái)看，曼恩在氫內燃機重卡的燃料存儲、加注領(lǐng)域已經(jīng)達到了世界先進(jìn)水平。

　　5個(gè)氫燃料氣罐固定在車(chē)身后部的托架上

　　另外，其搭載的H4576氫內燃機的制動(dòng)熱效率(BTE)為45%，已經(jīng)達到了很多柴油機的熱效率水平。由于氫氣燃燒火焰溫度可達到1430℃，遠高于柴油燃燒的溫度，所以氫氣燃燒后排出的高溫廢氣帶走了大量熱量，最終導致熱效率偏低。

　　根據相關(guān)資料，康明斯最新研發(fā)的一款15L氫內燃機的制動(dòng)熱效率(BTE)為44%。由此可見(jiàn)，曼恩在氫內燃機的燃燒模型、燃料噴射策略等方面已經(jīng)取得了重要技術(shù)突破。另外，對比曼恩主銷(xiāo)的D3876柴油機的技術(shù)參數，H4576已經(jīng)具備了量產(chǎn)基礎。

　　H4576氫內燃機與D3876柴油機的技術(shù)參數對比

　　由于H4576氫內燃機的壓縮比相對于D3876柴油機有所下降，因此其氣缸最大壓力、功率、扭矩都會(huì )有所下降。

　　降低壓縮比是因為氫氣燃燒相對于柴油燃燒更加迅速，更容易引起爆震現象，所以需要更大的排量、更小的壓縮比，從而讓氫氣燃燒的能量緩慢釋放。

　　H4576氫內燃機的最大功率和最大扭矩雖然比D3876柴油機低了一個(gè)檔次，但已經(jīng)可以滿(mǎn)足大部分的重卡使用場(chǎng)景需求。

　　此外，由于氫內燃機對氫燃料純度的要求低于氫燃料電池，有利于降低后期使用成本。

　　目前氫燃料電池使用的氫氣純度要達到99.9%以上，微量的雜質(zhì)會(huì )對電池內部貴金屬膜片的使用壽命造成影響，因此目前氫燃料商用車(chē)的氫氣都采用電解水、工業(yè)制氫后提純等，不能直接使用工業(yè)副產(chǎn)品的氫氣，而氫燃料的純度直接與成本強相關(guān)。

　　氫內燃機由于是氫氣在氣缸內直接燃燒，雜質(zhì)也會(huì )一同進(jìn)行燃燒，因此對氫氣純度的要求有所下降。至于TCO如何，則需要大量的數據進(jìn)一步論證。