相信很多人都没见过内燃机的“真面目”,更别提燃氢发动机了。
内燃机是通过燃料在机器内部燃烧,将热能直接转换为机械能的动力机械。不管是跑在路上的汽车,还是航行在海上的船舶,以及干活的挖掘机,都得靠内燃机“使劲儿”,但传统燃料内燃机存在污染物和颗粒物排放。为助力“双碳”目标实现,广西玉柴机器股份有限公司研发团队突破内燃机零碳排放关键技术,造出我国最大排量、最大功率的燃氢发动机YCK16H。现在,搭载着燃氢发动机YCK16H的整车,已稳稳奔跑在路上。使用比例要达到25%,积极扩大包括氢能在内的清洁能源在交通运输领域的应用。
国务院出台的《2030年前碳达峰行动方案》明确要求,在2030年非化石能源的使用比例要达到25%。为了积极响应“双碳”目标,内燃机行业必须变革。而在重型牵引车、载货车、矿用车、发电等用途的场景,终端产品对动力源的单位体积或单位质量的功率密度要求高,而氢内燃机相对纯电动、燃料电池等产品,在环保、兼容性、能量密度等方面具备明显优势。
提到发动机领域的“减碳选手”,纯电、燃料电池常被热议,可还有一位能适配重型机械的“潜力股”较少被提及——燃氢发动机,以氢气为主要燃料,其燃烧极限宽、点火能量低、碳排放为零。为大家拆解下YCK16H这个名字的含义:YC代表玉柴;K是玉柴的发动机平台,也就是对应的技术路线;16指的是16升排量;最后一个H很关键,代表燃料是氢气。作为我国最大排量、最大功率的燃氢发动机,它的最大马力能到560马力。如果用日常能见到的车做参照,这560马力相当于高性能燃油车里的高端跑车或中大型SUV的水平,或者重型卡车、城市公交、工程机械的动力级别。
当时,全球的燃氢发动机研发都还在“摸索阶段”,不光技术积累少得可怜,连可参考的经验都没多少。燃氢发动机YCK16H的研发,难度非常大。在燃料、关键零部件、增压技术、控制技术等方面,都面临诸多挑战。
其中,最大的挑战来自氢气。因为氢气燃烧速度非常快,所以很容易在发动机进气道发生回火,或者在缸内发生早燃及爆震。如果不解决这些问题,就无法使其高效运行。为此,工程师进行了大量的仿真试验,模拟燃烧系统、进气系统内氢气的流场运动。一遍遍调整、测试,终于掌握了控制氢气燃烧的“金钥匙”,把这最硬的“骨头”啃下来了!
基于YCK16H项目,工程师攻克了燃氢发动机燃烧系统、高精度的空燃比控制、点火控制、爆震保护控制等全自主的控制系统技术,氢燃料系统设计、氢燃料发动机关键零部件材料等一个又一个技术难题……
更关键的是,通过研制燃氢发动机,工程师逐步建立了全新的低碳、零碳燃料研发体系和产品平台,开发出柔性燃料发动机技术,为其他低碳或零碳发动机的研发奠定了基础。同时,在增压技术、控制技术、热管理等方面的研究成果,对于燃料电池、燃料电池车辆,以及其他动力源形式车辆的开发都有较好的借鉴意义,进一步推动了行业进步。
燃氢发动机YCK16H的成功研发,不光让内燃机行业直接迈入零碳时代,重型卡车这些“货运主力”也终于用上了零碳燃料。燃氢发动机不仅氢能利用效率高,解决了纯电系统的里程焦虑,而且充氢比燃油车加油的时间还短。这意味着:未来的货运更环保、更便宜,你网购的生鲜、日用品等,也许就要由“氢卡车”送货到家了!