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关于氢燃料发动机你想了解的都在这里!

2022年03月16日


 

作为绿色高效、可持续的清洁能源,氢越来越受欢迎。通过可再生电力,电解水可以产生氢气。氢无色、无味,且燃烧时不会排放任何温室气体,人们对于氢燃料发动机助力零碳排放寄予厚望。

 

 

氢燃料如何驱动车辆?

 

目前,使用氢为发动机或电机提供动力,有两种方式。

 

1. 燃料电池:燃料电池可以将氢能转化为电能,为车辆电动机提供动力,驱动车辆前行。

2. 氢燃料发动机:以氢气为燃料的内燃机,燃烧氢气产生动能。

 

氢燃料电池和氢内燃机有着各自优点,适合不同的应用工况。相比氢燃料电池而言,氢燃料发动机采用了大家更为熟悉的内燃机技术。

 

事实上,最早的一种内燃机就曾以氢气和氧气混合物为燃料,依靠电火花点燃混合气体。它的发明者François Isaac de Rivaz,用它制造了一辆车辆,用于短距离运载重物。

 

 

柴油机、天然气发动机与氢燃料发动机有什么差异?

 

四冲程氢内燃机的缸内循环与天然气内燃机一样。并且,氢内燃机与天然气发动机的零部件基本相似,包括:缸体、曲柄、气缸盖、点火系统、安装部件等。

 

柴油发动机和氢内燃机的零部件也部分通用,如:缸体、曲柄及支撑、飞轮壳等安装部件。

 

康明斯在点燃式发动机领域累积了丰富经验,为氢内燃机研发奠定了坚实基础。康明斯氢内燃机采用火花点火,其硬件与现有天然气和汽油发动机相似。

 

零部件高度通用可以发挥规模经济优势,满足用户对产品可靠性能需求的同时,帮助他们降低成本。这对推动交通运输行业向低碳转型至关重要。

 

虽然零部件高度通用,但氢燃料发动机与天然气和汽油发动机等其它点燃式发动机还是存在差异。

 

由于氢气自身的物理化学特点,氢燃料发动机空燃比控制、燃料喷射方式不同于天然气和汽油发动机。氢气更易燃,相比汽油发动机,氢燃料发动机更容易出现早燃。直喷是克服早燃的一种方法,通过直喷系统将氢气直接喷入气缸(而不是进气歧管或进气口),在进气阀关闭后开始喷射,可以避免回火情况出现。另一种解决方案,就是设计专门用于氢气的燃烧系统。

 

氮氧化物(NOx)的排放是需要考虑另一因素。氮氧化物是一种大气污染物,会导致空气质量变差。

 

存在大量氧气时,氢气燃烧产生的氮氧化物较少。含氧较少条件下,氢气燃烧则会产生大量的氮氧化物。因此,通常会将氢燃料发动机空燃比调整为2:1,将两倍氢气量的空气喷入气缸中,使氢气充分燃烧,并通过排放处理系统,去除过量的氮氧化物。

 

 

氢燃料发动机能用于中重卡和公共汽车吗?

 

氢燃料发动机结构与现有内燃机相似,主机厂可以轻松地将氢内燃机装配到现有车辆系统中,大多数零部件和软件可以保持不变。而且,氢内燃机可实现零碳排放,因此,主机厂对其十分青睐。

 

氢内燃机也广受用户欢迎。其外观、声音、工作方式都与大家熟悉的内燃机相似,且可靠性和耐用性可与柴油发动机相媲美。

 

康明斯目前正在进行氢燃料发动机测试,减少氢脆和氢腐蚀的风险影响

 

对于车队用户来说,选择装配氢燃料发动机的车辆也是个安心的选择,可以避免投资一项全新技术引发潜在风险的担忧。

 

除中重卡外,氢燃料发动机在交通运输领域的应用正不断扩大,前景可期。此外,在船机、工程机械等其它领域,氢燃料发动机的应用评估也在紧锣密鼓的展开。

 

 

AMTS 2022 -新能源工程 & 动力总成装配工程展区将一站式展示新能源动力电池工程、电机、电控、发动机、变速器等核心零部件装配及测试解决方案,以及氢燃料电池的汽车研发,制造,测试与质量控制等。

 

AMTS 2022 第十七届上海国际汽车制造技术与装备及材料展览会将于2022年7月6-9日再次登陆上海新国际博览中心W1-W5,E1-E3馆

 

图文来源:康明斯中国


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展会预告:

2022年4月20日-21日 武汉

AMC 2022汽车工程与新能源汽车产业系列会议

2022年7月6日-9日 上海

AMTS 2022(第十七届上海国际汽车制造技术与装备及材料展览会)

 


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