發(fā)動機排量達15.93升，最大馬力達560馬力——這是目前我國排量最大、馬力最大的燃氫發(fā)動機。

近日，廣西玉柴機器股份有限公司（以下簡稱玉柴）YCK16H燃氫發(fā)動機在高效節(jié)能環(huán)保內(nèi)燃機國家工程研究中心成功點火。

“此次大排量、大馬力燃氫發(fā)動機點火是我國傳統(tǒng)內(nèi)燃機產(chǎn)業(yè)在氫能時代背景下動力轉(zhuǎn)型的又一重要成果，不僅進一步豐富了我國燃氫發(fā)動機的產(chǎn)品型譜，而且也標志著我國內(nèi)燃機行業(yè)在掌握大規(guī)模、低成本利用氫能的關(guān)鍵技術(shù)方面邁出了關(guān)鍵步伐。”中國內(nèi)燃機工業(yè)協(xié)會常務(wù)副會長兼秘書長邢敏告訴科技日報記者。

燃氫發(fā)動機綜合比較優(yōu)勢明顯

國務(wù)院出臺的《2030年前碳達峰行動方案》明確要求，在2030年非化石能源的使用比例要達到25%，積極擴大包括氫能在內(nèi)的清潔能源在交通運輸領(lǐng)域的應(yīng)用。

邢敏介紹，氫能的主要利用方式有燃氫內(nèi)燃機和燃料電池兩種，對于作為交通運輸領(lǐng)域節(jié)能減排主戰(zhàn)場的內(nèi)燃機系統(tǒng)來說，氫能燃料是一種理想的零碳燃料。同時，內(nèi)燃機是最早進行氫能利用的動力系統(tǒng)，國外企業(yè)和科研機構(gòu)已經(jīng)掀起研究熱潮，也取得了一定的成果，但受制、儲、運的技術(shù)和成本限制，氫能在高度商業(yè)化的能源市場一直未能成為主角。

除了制、儲、運的技術(shù)和成本限制外，將氫氣用作發(fā)動機的燃料還面臨著其他方面的技術(shù)挑戰(zhàn)。比如，氫氣燃燒快、擴散快、易點燃的特點帶來較高熱效率的同時，也帶來了回火、早燃、爆震的“頑疾”。同時，燃氫發(fā)動機排溫相對較低，且含水量大，給后處理系統(tǒng)帶來了效率和耐久的挑戰(zhàn)。截至目前，燃氫發(fā)動機還暫未形成成熟市場，在歐洲也只是處于探索和示范運行階段。

邢敏表示，即便目前氫能在大規(guī)模低成本應(yīng)用方面依然存在技術(shù)瓶頸，但是氫能登上能源市場的舞臺已是大勢所趨。

他說，相對于燃料電池，燃氫內(nèi)燃機在制造成本、使用成本和動力性等方面有顯著優(yōu)勢，而且可以很大程度沿用現(xiàn)有的零部件和生產(chǎn)制造體系，降低大規(guī)模投資帶來的商業(yè)風(fēng)險。尤其對中重卡、船機、工程機械等大負荷和高功率密度的應(yīng)用場景來說，燃氫發(fā)動機在提供新的零碳解決方案的同時又能保持自身的高熱效率。從用戶層面來看，由于外觀、聲音、工作方式都與大家熟悉的內(nèi)燃機相似，且可靠性和耐用性可與柴油發(fā)動機相媲美，選擇裝配燃氫發(fā)動機的重型商用車或?qū)⒊蔀橹髁鞣较颉?/p>

北京理工大學(xué)機械與車輛工程學(xué)院教授孫柏剛同樣看好燃氫發(fā)動機的未來前景?！叭細浒l(fā)動機不僅氫能利用效率高，解決了純電系統(tǒng)的里程焦慮，而且充氫比燃油車加油的時間還短，一旦技術(shù)成熟、基礎(chǔ)設(shè)施完善，燃氫發(fā)動機的推廣將迎來爆發(fā)式增長。”他說。

加速促進“氫燃料+發(fā)動機”市場化

玉柴總工程師林鐵堅介紹，此次玉柴點火成功的YCK16H重型缸內(nèi)直噴燃氫發(fā)動機采用了先進的燃料高壓共軌、高壓缸內(nèi)直噴技術(shù)和雙流道增壓技術(shù)，可以按需求在缸內(nèi)實現(xiàn)均質(zhì)燃燒或者分層燃燒，動力性更強、熱效率更高、穩(wěn)定性更好。且該產(chǎn)品對燃料純度的適應(yīng)性較高，可以適配灰氫、綠氫、甲醇在線制氫等多種途徑制備的燃料，依據(jù)用戶需求和燃料制、儲、運的基礎(chǔ)條件，自由組合燃料供給，是一種高適應(yīng)性、靈活可控的零碳動力解決方案。YCK16H燃氫發(fā)動機可用于重型商用車等場景。

YCK16H燃氫發(fā)動機并不是玉柴在燃氫技術(shù)路線上的第一次探索。在2021年12月，玉柴就推出了我國首臺面向城市客車、市政、環(huán)衛(wèi)、物流配送領(lǐng)域的中型燃氫發(fā)動機YCK05H。在完成中型燃氫發(fā)動機平臺、燃料電池系統(tǒng)開發(fā)之后，又推出YCK16H重型燃氫發(fā)動機。

“氫燃料+發(fā)動機”，正在成為商用車低碳多元化技術(shù)路線中的重要一員。除了玉柴，解放、濰柴、康明斯、道依茨等企業(yè)，也正積極推進氫燃料發(fā)動機的研發(fā)、應(yīng)用。如一汽解放發(fā)布的氫氣直噴發(fā)動機，具備氫氣單燃料缸內(nèi)直噴、氫氣單燃料缸內(nèi)和氣道混合噴射、氨氣和氫氣雙燃料噴射能力，可靈活轉(zhuǎn)化成氫氣、氨氣等零碳燃料產(chǎn)品。

“伴隨著整個產(chǎn)業(yè)鏈上制、儲、運、用的全方位進步，氫能預(yù)計將成為內(nèi)燃機行業(yè)進步的新生動力。2022年，玉柴還將繼續(xù)加大研發(fā)投入，加強專利布局，進一步提升YCK05H、YCK16H燃氫發(fā)動機的熱效率和動力性，并嘗試整車示范運行。我們企業(yè)預(yù)測，在未來3年，燃氫發(fā)動機在熱效率方面將會持續(xù)突破44%，氮氧化物排放也將會直接滿足下一階段的重型商用車排放法規(guī)要求；在未來5年，燃氫發(fā)動機將會邁過耐久性、可靠性等產(chǎn)品門檻，實現(xiàn)市場化?！庇癫窦夹g(shù)研究院院長王輝博士表示。（記者 劉昊 通訊員 曹萬萬）