在全球減排的重壓之下，汽車行業(yè)加速向電動(dòng)化轉(zhuǎn)型，內(nèi)燃機(jī)面臨退出歷史舞臺(tái)的可能，但如果真的淘汰，又會(huì)造成巨大的資源浪費(fèi)。因此，行業(yè)在積極尋找第三種技術(shù)路線，既能夠減排，又可以充分利用現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)工業(yè)基礎(chǔ)。在這其中，氫內(nèi)燃機(jī)重新進(jìn)入了人們的視野。

近日，豐田、日野、五十鈴、電裝、商用日本伙伴關(guān)系技術(shù)公司(CJPT)5家企業(yè)聯(lián)合宣布，將共同啟動(dòng)面向大型商用車的氫內(nèi)燃機(jī)的規(guī)劃和基礎(chǔ)研究工作，從而進(jìn)一步激發(fā)內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用潛力，并將其作為實(shí)現(xiàn)碳中和的路徑之一。

豐田一力主導(dǎo)，本田舉否決牌

很明顯，此次合作由豐田主導(dǎo)，參與方都是豐田系或與之有合作的企業(yè)。其中，日野由豐田控股，五十鈴與豐田在資本和技術(shù)層面都有合作，電裝的大股東是豐田。至于CJPT，則是一家日本商用車領(lǐng)域的合資公司，由豐田控股60%，日野、大發(fā)、五十鈴、鈴木各自持股10%。

當(dāng)前，在氫能應(yīng)用領(lǐng)域，主要有兩種發(fā)展路線：氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)和氫燃料電池。這兩種，豐田都有涉獵。其中，在氫燃料電池車領(lǐng)域，豐田推出了乘用車Mirai，并與日野合作推出了氫燃料電池巴士。

至于氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，其研發(fā)于2016年秘密開始，豐田已將其應(yīng)用在賽車領(lǐng)域。去年4月，豐田公布了正在開發(fā)的氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，并將其搭載到卡羅拉賽車上，參加了去年5月舉行的富士Super Tec 24小時(shí)耐久賽。掌門人豐田章男當(dāng)時(shí)對(duì)外解釋道，希望通過(guò)嚴(yán)苛賽事考驗(yàn)來(lái)挖掘氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的潛力，之所以參加24小時(shí)耐久賽，是因?yàn)閮H3～4小時(shí)的一般賽事強(qiáng)度不夠。為了向外界展示氫能的安全性，豐田章男還作為車手親自參賽。

不過(guò)，氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)距離大規(guī)模生產(chǎn)還有很長(zhǎng)的路要走，豐田一直沒有公布具體的量產(chǎn)時(shí)間表。即使是此次官宣的聯(lián)合研發(fā)，也沒有給出具體的目標(biāo)期限。

再看日系三巨頭中的另外兩家，本田和日產(chǎn)。本田此前一直積極開發(fā)氫燃料電池車，但在看到短期大規(guī)模推廣無(wú)望之后，便轉(zhuǎn)向了電動(dòng)汽車領(lǐng)域。本田CEO三部敏宏還于今年年初對(duì)外透露，本田曾對(duì)氫內(nèi)燃機(jī)的可行性進(jìn)行大量研究，并在10年前得出結(jié)論：由于技術(shù)原因，以氫為燃料的汽車內(nèi)燃機(jī)不會(huì)成為未來(lái)的主流。日產(chǎn)則一直聚焦純電路線，但接手其西班牙巴塞羅那工廠的零部件廠商邦奇計(jì)劃進(jìn)軍氫能源領(lǐng)域，并將氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)搭載于日產(chǎn)納瓦拉皮卡上。

氫內(nèi)燃機(jī)重新升溫

值得注意的是，氫內(nèi)燃機(jī)并不是近期興起的新技術(shù)。早在1841年，英國(guó)頒發(fā)了第一個(gè)用氫氣氧氣混合氣工作的發(fā)動(dòng)機(jī)的專利。20世紀(jì)初也有人進(jìn)行過(guò)氫內(nèi)燃機(jī)燃燒過(guò)程的研究。20世紀(jì)70年代，由于石油危機(jī)，氫內(nèi)燃機(jī)有過(guò)一小波研究高峰，之后不了了之。到了20世紀(jì)末，為了減排，氫內(nèi)燃機(jī)被重新拾起，部分車企及零部件廠商推出了一些概念產(chǎn)品。其中，寶馬推出不止一款概念車，直到2007年，一款迄今為止最接近量產(chǎn)的氫內(nèi)燃機(jī)汽車Hydrogen 7出現(xiàn)了，但200公里的續(xù)航和百公里加速近10秒的動(dòng)力性能令寶馬失望，僅生產(chǎn)了100輛，之后戛然而止，寶馬近年來(lái)也轉(zhuǎn)向了氫燃料電池技術(shù)。

在中國(guó)，中國(guó)內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)副秘書長(zhǎng)、工信部甲醇汽車試點(diǎn)專家組秘書長(zhǎng)魏安力告訴《中國(guó)汽車報(bào)》記者，改革開放之后，高校學(xué)者開始了對(duì)氫內(nèi)燃機(jī)的研究，而2020年10月，由中國(guó)內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)牽頭召開了“氫能轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)論證會(huì)”，之后各方掀起了探索研究熱潮。一汽紅旗去年推出了氫內(nèi)燃機(jī)并點(diǎn)火成功。

最近一段時(shí)間，多家頭部商用車企業(yè)及零部件企業(yè)集中發(fā)布?xì)鋬?nèi)燃機(jī)研發(fā)成果。6月8日，一汽解放稱，其自主研發(fā)的國(guó)內(nèi)首款重型商用車缸內(nèi)直噴氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)成功點(diǎn)火并穩(wěn)定運(yùn)行。6月15日，中國(guó)重汽、濰柴聯(lián)合發(fā)布?xì)鋬?nèi)燃機(jī)重卡，搭載濰柴開發(fā)的13L氫內(nèi)燃機(jī)。7月6日，上汽集團(tuán)旗下動(dòng)力新科宣布其首臺(tái)直噴式氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火成功。

對(duì)此，天津大學(xué)教授姚春德在接受《中國(guó)汽車報(bào)》記者采訪時(shí)表示：“從燃燒這個(gè)角度來(lái)看，點(diǎn)火成功，說(shuō)明燃燒沒有問(wèn)題了。但是，從發(fā)動(dòng)機(jī)的成熟度來(lái)看，目前業(yè)內(nèi)還沒有進(jìn)行耐久試驗(yàn)，沒有做過(guò)長(zhǎng)期考核。要走向市場(chǎng)化、商業(yè)化，必須要做耐久試驗(yàn)，要有一系列嚴(yán)酷條件下的考核，例如高溫、高寒、高原測(cè)試，商用車更要考核這些。點(diǎn)火成功只是第一步。”

從全球來(lái)看，歐美商用車巨頭也有類似動(dòng)作。今年5月，康明斯對(duì)外展示了一款15L氫內(nèi)燃機(jī)，之后在6月宣布加入氫能發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)盟，而該聯(lián)盟成立于今年1月，成員還有博世、戴姆勒卡車、卡爾斯魯厄理工學(xué)院等。

商業(yè)化尚待時(shí)日

氫內(nèi)燃機(jī)的優(yōu)勢(shì)很明顯，很重要的一點(diǎn)是可以借用現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈，不需要做出過(guò)多改變就可實(shí)現(xiàn)減碳。無(wú)論是成本還是技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度都低于氫燃料電池。不過(guò)，氫內(nèi)燃機(jī)的推廣是存在一些難題的。

“氫內(nèi)燃機(jī)還有很多技術(shù)難題和挑戰(zhàn)需要解決，一是氮氧化物排放非常高，對(duì)后處理系統(tǒng)要求較高，會(huì)帶來(lái)高成本;二是整個(gè)燃料噴射系統(tǒng)在密封、高壓等方面挑戰(zhàn)較大;三是氫很容易‘逃逸’，對(duì)于密封性要求較高。”魏安力告訴記者。

另外，氫內(nèi)燃機(jī)的商業(yè)化還面臨著一些與氫燃料電池相同的障礙，壓縮氫氣價(jià)格昂貴，加氫站設(shè)施不足等。“企業(yè)方面開發(fā)氫或者氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，表示他們?cè)诳萍紕?chuàng)新方面做了一些工作，但一項(xiàng)新的技術(shù)能否產(chǎn)業(yè)化，還受到很多因素影響，例如，如果氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)大規(guī)模推向市場(chǎng)，氫從哪里來(lái)?”姚春德指出。

事實(shí)上，對(duì)于制氫問(wèn)題，魏安力告訴記者，目前國(guó)內(nèi)有企業(yè)在探索甲醇在線制氫的方式，可以考慮讓氫內(nèi)燃機(jī)汽車直接搭載甲醇燃料及制氫設(shè)備，在線制氫并供給車輛，而無(wú)需加氫。當(dāng)然，這種方式還在探索階段，還沒有大規(guī)模應(yīng)用。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于氫內(nèi)燃機(jī)的探索主要集中在商用車上。“對(duì)于是否發(fā)展氫燃料，國(guó)際上有不同意見，寶馬很早就研發(fā)氫內(nèi)燃機(jī)，后來(lái)放棄了。那么我國(guó)為什么將其用在商用車上?主要是考慮到如果商用車使用電池，是不現(xiàn)實(shí)的，電池太貴，至于在乘用車領(lǐng)域，電動(dòng)汽車技術(shù)大行其道。我國(guó)將氫燃料電池和氫內(nèi)燃機(jī)都押寶在了商用車上。”姚春德告訴記者。

不過(guò)，與氫燃料電池不同，氫內(nèi)燃機(jī)尚不在補(bǔ)貼范圍內(nèi)。為了氫內(nèi)燃機(jī)技術(shù)早日投入使用，相關(guān)企業(yè)在積極爭(zhēng)取政府的支持。今年兩會(huì)期間，全國(guó)人大代表、廣西玉柴機(jī)器股份有限公司新品試制裝配工段工段長(zhǎng)許燕妮建議，盡快出臺(tái)和完善氫內(nèi)燃機(jī)政策法規(guī)。全國(guó)人大代表、吉利商用車集團(tuán)首席科學(xué)家劉漢如建議，將氫內(nèi)燃機(jī)同樣納入氫能發(fā)展戰(zhàn)略并設(shè)立專項(xiàng)。

從各家企業(yè)目前情況來(lái)看，國(guó)內(nèi)外氫內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)業(yè)尚處于早期開發(fā)階段，其作為落實(shí)“雙碳”目標(biāo)的技術(shù)路徑之一備受期待，但要真正實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，還有很長(zhǎng)的一段路要走，合理的政策鼓勵(lì)和支持或是不可缺少的推動(dòng)因素。

關(guān)鍵詞： 氫內(nèi)燃機(jī) 汽車行業(yè) 氫燃料電池 氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)