在国内外,氢燃料发动机的研发进展明显。国外方面,道依茨、康明斯、卡特彼勒等企业已开发多款氢发动机,涵盖 中小型商用车及发电机组;国内方面,玉柴、中国重汽、一汽解放等企业已发布商用氢燃料发动机。2022 年6月15日 全国低碳日,中国重汽、潍柴动力联合发布全国首台商业化氢内燃机重卡。该车为中国重汽全新一代黄河品牌高端重 卡,搭载潍柴动力自主开发的13L 氢内燃机,实现了有效热效率 41.8%,达到国际领先水平,可商业化应用于多种特殊 场景。2022 年6 月8日,由一汽解放自主设计研发的国内首款重型商用车缸内直喷氢气发动机成功点火并稳定运行, 其运转功率超500 马力,指示热效率突破55%,标志着我国氢气直喷发动机自主研发取得重大突破。 解决的关键技术问题,氢燃料发动机需要解决氢喷嘴耐久性及精确计量、氢燃烧早燃爆震、高效高增压、专用润滑油、氢 防爆等产业化零部件关键技术。 氨燃料发动机为内燃机的可持续发展,提供了新的方向和可行路径。尽管目前仍处于研究阶段并面临诸多技术挑 战,但相关新技术正在不断涌现,为其应用前景带来希望。 4.2.4氢燃料发动机 氢燃料发动机作为低碳动力技术的重要方向,保留了传统内燃机的结构和成熟制造工艺,可直接利用现有发动机 燃、爆震 体系降低成本。相比燃料电池,氢内燃机在氢气利用、成本和系统复杂性方面具有优势,同时能够实现高效、清洁的燃 烧。使用绿氢或蓝氢时,氢燃料发动机可实现零二氧化碳或极低的二氧化碳排放。氢燃烧产物主要为水蒸气,在适当控 在氢喷嘴方面,BorgWarner 设计的氢喷嘴具备多次喷射能力,可拥有直接喷射也可安装在进气道。氢气由于没 有润滑效果,博世设计了在喷嘴内部实现氢气与运动组件分离,并使用各种涂层技术提升喷射系统性能的设计。费尼亚 用,并设计了 PECU300 控制器满足氢气内燃机的控制需求,除常规功能外,控制器能够额外控制水喷射、对喷嘴的微 润滑和应对氢气的 SCR 系统。 机油混入水分发生乳化，机油功效降低 骨油、气红面温影喻较大，容易产 氢感化发机度加工作混唇校高，温漫 容易与现有发动机改装集成,但氢气进气道喷射易回火和早燃,功率密度和瞬态响应相对较低。缸内直喷系统可在进 气门关闭后喷射氢气,有效避免回火和早燃,改善热效率和输出功率。当前氢气直喷系统还可分为中压直喷喷氢系统 和高压直喷喷氢系统,其中中压直喷喷氢系统的喷射压力通常介于1-5MPa,高压直喷喷氢系统的喷射压力通常高于 10MPa。此外,除了采用火花塞点燃的燃烧模式,在高压直喷喷氢系统中也可使用柴油引燃或预燃,可以实现最佳效 滴清成的大量水分造成机件腐蚀、磨损边 机具有一定的润滑性， 率、高功率密度、快速的瞬态响应,降低了涡轮增压的需求,同样没有回火风险并且可以降低早燃概率。这种喷射燃烧模 式需要更高程度的发动机改装,具有较高的 NOx排放,需要高耐久的燃油喷射系统,对高压泵、燃料压缩技术也提出了 更高的要求。