不燒油，還減碳！氫發(fā)動機(jī)成新風(fēng)口，豐田正與多家企業(yè)聯(lián)手研究

每經(jīng)記者 裴健如    每經(jīng)編輯 孫磊

在全球汽車行業(yè)“碳中和”共識下，氫發(fā)動機(jī)正成為新風(fēng)口。

日前，豐田汽車、五十鈴汽車、日野汽車、日本電裝等宣布開始為大型商用車氫發(fā)動機(jī)進(jìn)行規(guī)劃和基礎(chǔ)研究，作為發(fā)動機(jī)實(shí)現(xiàn)“脫碳”的選項(xiàng)，將充分利用各企業(yè)的技術(shù)，商討實(shí)現(xiàn)商品化的可能性。除了上述幾家車企外，豐田汽車、鈴木汽車、五十鈴汽車、日野汽車及大發(fā)汽車共同出資設(shè)立的公司Commercial Japan Partnership Technologies（CJP)也將參與其中。

上述企業(yè)認(rèn)為，在實(shí)現(xiàn)“碳中和”的道路上，根據(jù)不同國家能源條件的差異和客戶需求的多樣性，可以選擇多種動力系統(tǒng)來滿足客戶的需求，包括混合動力汽車、純電動汽車和氫燃料汽車。氫發(fā)動機(jī)也是其中一種選擇。上述企業(yè)將利用各公司積累的技術(shù)和知識，研究氫發(fā)動機(jī)在大型商用車中的潛力，從而擴(kuò)大實(shí)現(xiàn)“碳中和”的可用選項(xiàng)。

豐田已試水氫發(fā)動機(jī)

實(shí)際上，豐田汽車在此前對氫燃料發(fā)動機(jī)已有應(yīng)用。

公開資料顯示，早在2021年5月，在NAPAC富士SUPER TEC 24小時比賽中，豐田汽車就曾在以卡羅拉運(yùn)動版為基礎(chǔ)的賽車上搭載氫燃料發(fā)動機(jī)，作為“ORC ROOKIE Racing”的參賽車輛投入使用。

據(jù)悉，豐田汽車所使用的氫燃料發(fā)動機(jī)是以汽油發(fā)動機(jī)為基礎(chǔ)，改變?nèi)剂瞎?yīng)系統(tǒng)和噴射系統(tǒng)，通過燃燒氫氣產(chǎn)生動力。除使用汽油發(fā)動機(jī)時也會出現(xiàn)的極其微量的發(fā)動機(jī)機(jī)油燃燒成分外，行駛過程中不會產(chǎn)生二氧化碳。

而在今年6月5日，搭載氫燃料發(fā)動機(jī)的GR COROLLA再度在日本超級耐力賽第2站富士站中完成了比賽。據(jù)官方介紹，相較去年，GR COROLLA所搭載的氫燃料發(fā)動機(jī)的輸出功率提高了約20%，扭矩提高了約30%，續(xù)航距離增加了約20%，加氫時間從原來的5分鐘減少到1分半，縮短了約70%。

圖片來源：豐田中國官網(wǎng)

來自豐田汽車旗下高性能運(yùn)動品牌GAZOO Racing的佐藤恒治表示，豐田對氫燃料發(fā)動機(jī)的研究尚處于排放量研發(fā)階段，未來將繼續(xù)在乘用車和商用車兩個領(lǐng)域繼續(xù)挑戰(zhàn)。

“面對量產(chǎn)銷售，不僅要重視發(fā)動機(jī)的研發(fā)工作，還要考慮車輛的總體設(shè)計(jì)，如增加使用氣氫或液氫燃料等選項(xiàng)。接下來，要面臨的下一個研發(fā)課題就是如何適用于賽場外環(huán)境。 譬如，賽場上的汽車會使用油門從關(guān)閉到全開的全部動力系統(tǒng)區(qū)域，而街道上的車輛一般不會這樣，因此需要采集日常使用數(shù)據(jù)。”佐藤恒治稱，“對于氫燃料發(fā)動機(jī)的研發(fā)，我們已經(jīng)做好了如登山般的心理準(zhǔn)備，不奢望保持以往的研發(fā)進(jìn)度。”

產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)齊發(fā)力

值得一提的是，今年3月，國家發(fā)改委和國家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》（下稱《規(guī)劃》），意味著我國氫能中長期發(fā)展的“頂層設(shè)計(jì)”確定。

中信證券發(fā)布的研報(bào)稱，預(yù)計(jì)到2050年，我國氫能在能源結(jié)構(gòu)中的占比有望達(dá)到10%，年化可減排約7億噸，產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值約12萬億元。其中，電解水制氫市場規(guī)模7000億元，加氫站1000億元，氫能汽車10萬億元。

在此背景下，除氫燃料電池汽車之外，氫發(fā)動機(jī)儼然已成另一條火熱賽道。

據(jù)了解，氫發(fā)動機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢主要包括：一是可沿用現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)工業(yè)體系進(jìn)行開發(fā)；二是具備無后處理器的情況下滿足嚴(yán)苛排放法規(guī)的潛力，后處理等系統(tǒng)可取消或簡化；三是采用傳統(tǒng)燃燒做功模式，對氫氣燃料純度要求較低，燃料適應(yīng)性好。

今年7月，上汽集團(tuán)旗下動力新科（原上柴股份）宣布公司首臺直噴式氫氣發(fā)動機(jī)在試驗(yàn)認(rèn)證部試驗(yàn)基地點(diǎn)火成功。該款直噴式氫氣發(fā)動機(jī)排量12.8升，設(shè)計(jì)最大馬力480馬力，采用缸內(nèi)氫氣直噴技術(shù)，熱效率達(dá)到44%。今年6月28日，廣汽集團(tuán)（SH601238，股價(jià)15.49元，市值1340.97億元）在科技日上發(fā)布了1.5L氫內(nèi)燃機(jī)，該發(fā)動機(jī)最高熱效率為44%，氫耗≤0.84kg/100km。同在6月，一汽解放（SZ000800，股價(jià)8.89元，市值413.75億元）自主設(shè)計(jì)研發(fā)的國內(nèi)首款重型商用車缸內(nèi)直噴氫氣發(fā)動機(jī)成功點(diǎn)火并穩(wěn)定運(yùn)行，運(yùn)轉(zhuǎn)功率超500馬力，指示熱效率突破55%。6月15日，中國重汽（SZ000951，股價(jià)13.15元，市值154.50億元）和濰柴動力（SZ000338，股價(jià)12.21元，市值1029.21億元）聯(lián)合發(fā)布全國首臺商業(yè)化氫內(nèi)燃機(jī)重卡，搭載濰柴動力自主開發(fā)的13L氫內(nèi)燃機(jī)，實(shí)現(xiàn)了有效熱效率41.8%。

圖片來源：企業(yè)供圖

在今年的全國“兩會”期間，全國人大代表、廣西玉柴機(jī)器股份有限公司新品試制裝配工段工段長許燕妮曾提出，氫氣內(nèi)燃機(jī)成本低、加氫快、無里程焦慮，具有在商用車整個領(lǐng)域應(yīng)用的潛力，已成為發(fā)動機(jī)行業(yè)落實(shí)“雙碳”目標(biāo)的重要路徑之一，不容忽視；全國人大代表、吉利商用車集團(tuán)首席科學(xué)家劉漢如也建議將氫內(nèi)燃機(jī)納入氫能戰(zhàn)略，設(shè)立氫氣內(nèi)燃機(jī)專項(xiàng)，建立若干示范工程等。

中國汽車工業(yè)協(xié)會常務(wù)副會長兼秘書長付炳鋒認(rèn)為，相關(guān)車企氫發(fā)動機(jī)的發(fā)布，為商用車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了新的解決方案，是應(yīng)對新一輪產(chǎn)業(yè)變革的強(qiáng)有力措施，也是踐行“雙碳”目標(biāo)、適應(yīng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局的正確選擇。

封面圖片來源：豐田中國官網(wǎng)