“做內(nèi)燃機(jī)的再不轉(zhuǎn)型做氫能源就得失業(yè)了。”日前，一位車輛工程專業(yè)畢業(yè)如今從事電動(dòng)車研發(fā)的業(yè)內(nèi)人士在聊天中告訴《中國(guó)汽車報(bào)》記者。

力爭(zhēng)2030年前實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”、2060年前實(shí)現(xiàn)“碳中和”——這是中國(guó)對(duì)世界的承諾。近日，國(guó)務(wù)院印發(fā)《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》，提出到2030年，當(dāng)年新增新能源、清潔能源動(dòng)力的交通工具比例要達(dá)到40％左右。

在此大背景之下，“動(dòng)力技術(shù)路線多元化”的共識(shí)正在替代此前的“禁燃”聲音，內(nèi)燃機(jī)行業(yè)也主動(dòng)求變，正在進(jìn)行深刻地轉(zhuǎn)型探索和產(chǎn)業(yè)變革。其中，以擁抱氫能為主的一系列清潔能源及新能源技術(shù)路線成為內(nèi)燃機(jī)低碳和脫碳轉(zhuǎn)型的重要方向?！半p碳”變革下，百年內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)業(yè)或?qū)òl(fā)新生。

氫內(nèi)燃機(jī)悄然升溫 

在近日舉辦的“氫內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)技術(shù)討論會(huì)”上，業(yè)內(nèi)專家代表達(dá)成共識(shí)：應(yīng)積極開展內(nèi)燃機(jī)燃料多元化技術(shù)路線發(fā)展，推動(dòng)內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用低碳清潔新能源。其中，采用氫氣作為內(nèi)燃機(jī)燃料成為產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)注的焦點(diǎn)。

今年，豐田推出了配備氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)的卡羅拉氫燃料賽車，在賽車上應(yīng)用氫內(nèi)燃機(jī)也被部分人看作是豐田氫內(nèi)燃機(jī)民用的前期驗(yàn)證和嘗試。豐田公司社長(zhǎng)豐田章男指出，氫氣燃燒速度快，可以在使駕駛者享受燃燒帶來的聲音和振動(dòng)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)車輛零碳排放和高熱效率。

確實(shí)，對(duì)于那些熱衷于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車駕駛感受的消費(fèi)者來說，如果氫內(nèi)燃機(jī)與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)擁有相同的駕駛感受、性能以及排氣聲浪，而排放僅有水和非常少量的氮氧化物，那么吸引力是巨大的。

早在2005年，寶馬就推出了氫動(dòng)力7系，不過并不面對(duì)市場(chǎng)，而是用來作巡回展示使用。此后一段時(shí)間內(nèi)，氫內(nèi)燃機(jī)發(fā)展勢(shì)頭有所減弱。如今，在全球節(jié)能減排以及我國(guó)“雙碳”目標(biāo)的指引之下，氫內(nèi)燃機(jī)又悄然升溫。

據(jù)外媒報(bào)道，康明斯已開始測(cè)試氫燃料內(nèi)燃機(jī)?！皻淙剂习l(fā)動(dòng)機(jī)在減少排放和為客戶提供動(dòng)力和性能方面極具潛力?！笨得魉拱l(fā)動(dòng)機(jī)部門總裁Srikanth Padmanabhan表示。

據(jù)介紹，目前，歐洲幾乎所有的主流商用車主機(jī)廠都在關(guān)注或者已經(jīng)開始對(duì)氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)的可行性研究，已經(jīng)成立了包括主機(jī)廠、關(guān)鍵零部件等22家企業(yè)的氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)盟。比如曼恩計(jì)劃在2021年正式推出樣車，2023年或2024年將首批車輛交給用戶試運(yùn)營(yíng)。

北京理工大學(xué)教授孫柏剛指出，氫內(nèi)燃機(jī)正在被重新關(guān)注，氫氣是優(yōu)異的內(nèi)燃機(jī)替代燃料，而氫燃料與汽油、柴油或天然氣等特性差別巨大，類似“汽油機(jī)”和“柴油機(jī)”的區(qū)別，是一種新型內(nèi)燃機(jī)，而且關(guān)鍵零部件和生產(chǎn)制造系統(tǒng)完全通用，并且同樣可實(shí)現(xiàn)“零碳排放”。

我國(guó)的氫內(nèi)燃機(jī)研發(fā)也正在緊鑼密鼓地進(jìn)行中。在乘用車領(lǐng)域，一汽集團(tuán)首臺(tái)氫能發(fā)動(dòng)機(jī)順利點(diǎn)火，并有望搭載于紅旗車型上。一汽創(chuàng)新技術(shù)研究院院長(zhǎng)李紅建表示，氫能發(fā)動(dòng)機(jī)和氫燃料電池將構(gòu)成一汽集團(tuán)氫能戰(zhàn)略的兩大組成部分。

在商用車領(lǐng)域，基于漢馬動(dòng)力13L天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的AVL氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)進(jìn)入研究階段。浙江吉利新能源商用車集團(tuán)有限公司首席科學(xué)家劉漢如表示，氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)是碳中和目標(biāo)下重型商用車的重要解決方案之一，并具有零排放的潛力。

劉漢如指出，重型氫內(nèi)燃機(jī)具備成本接近柴油機(jī)和氣體機(jī)，高負(fù)荷區(qū)具有較高的綜合效率，對(duì)氫氣的純度要求低，可靠性類似氣體機(jī)，可以延續(xù)傳統(tǒng)動(dòng)力車的生命周期并使現(xiàn)有設(shè)施不被浪費(fèi)等優(yōu)勢(shì)。

氫能雙輪驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展

在汽車上應(yīng)用氫能，主要分為兩種，一是近年來大火的氫燃料電池車，主要采用氫或含氫物質(zhì)與氧在燃料電池中反應(yīng)產(chǎn)生電力推動(dòng)電動(dòng)機(jī)，由電動(dòng)機(jī)推動(dòng)車輛。另一種則是氫內(nèi)燃機(jī)，以氫氣作為燃料而產(chǎn)生動(dòng)力。雙輪驅(qū)動(dòng)之下，廣泛使用氫燃料不僅是發(fā)展氫經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵因素，更是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要方向。

新形勢(shì)下，劉漢如在今年的“全國(guó)兩會(huì)”上提出了以“關(guān)于鼓勵(lì)發(fā)展零碳排放氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)”為主題的十三屆全國(guó)人大四次會(huì)議第5736號(hào)建議。今年8月10日，工信部對(duì)這一建議的答復(fù)在業(yè)內(nèi)引起了廣泛的影響和關(guān)注。

工信部答復(fù)建議表示，下一步將積極配合相關(guān)部門制定氫能發(fā)展戰(zhàn)略，研究推動(dòng)將氫氣內(nèi)燃機(jī)納入其中予以支持。工信部將根據(jù)氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用推廣情況，進(jìn)一步評(píng)估現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)體系的適應(yīng)性和差異性，提前布局相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研，適時(shí)推動(dòng)急需標(biāo)準(zhǔn)制定，有力支撐氫氣汽車科學(xué)合理發(fā)展。

據(jù)了解，目前，我國(guó)有29個(gè)省市區(qū)出臺(tái)的政策涉及氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，超過48座城市發(fā)布了氫能政策，推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。根據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟的估算，到2030年，中國(guó)氫氣需求量將達(dá)3500萬噸，在終端能源體系中占比5％；到2050年，氫能在終端能源體系中的占比將至少達(dá)到10％，氫氣需求量接近6000萬噸，可減排約7億噸二氧化碳，產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值約12萬億元。

長(zhǎng)城集團(tuán)未勢(shì)能源科技有限公司總裁陳雪松表示，氫能和燃料電池可以助力減碳、脫碳，是中國(guó)能源和交通變革、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的主要路徑。

清潔能源豐富內(nèi)燃機(jī)多元化內(nèi)涵

除了氫內(nèi)燃機(jī)以外，使用甲醇、氨等清潔能源也是內(nèi)燃機(jī)未來非常具有潛力的發(fā)展方向，相關(guān)零部件公司也進(jìn)行了全面的布局。

馬瑞利動(dòng)力系統(tǒng)中國(guó)區(qū)總經(jīng)理、副總裁陳廷接受《中國(guó)汽車報(bào)》記者采訪時(shí)表示，馬瑞利正在開發(fā)各種類的內(nèi)燃機(jī)節(jié)能、減排與清潔燃料方面的技術(shù)，發(fā)展方向涵蓋醇類靈活燃料電噴系統(tǒng)（包括甲醇、乙醇），壓縮天然氣（CNG）和氫動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的電噴系統(tǒng)。例如，馬瑞利和國(guó)內(nèi)主機(jī)廠開始了適用于MPI發(fā)動(dòng)機(jī)的甲醇噴油器、油軌總成和電控單元ECU的開發(fā)，在傳統(tǒng)汽油MPI噴油器的基礎(chǔ)上，對(duì)部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)與材料的技術(shù)提升，可以顯著提升噴油器對(duì)甲醇燃料的抗腐蝕性能，減少噴油器使用過程中結(jié)焦、積碳等造成的對(duì)噴油器流量漂移的影響，并且目前已經(jīng)具備量產(chǎn)能力。

“氫能內(nèi)燃機(jī)同已經(jīng)推廣的甲醇汽車和甲醇內(nèi)燃機(jī)，正在構(gòu)成我國(guó)新能源內(nèi)燃機(jī)完整的技術(shù)體系和系列產(chǎn)品?！惫ば挪考状计囃茝V應(yīng)用專家指導(dǎo)委員會(huì)秘書長(zhǎng)魏安力表示，我國(guó)氫能內(nèi)燃機(jī)和甲醇內(nèi)燃機(jī)，以應(yīng)用可再生能源－甲醇燃料，應(yīng)用甲醇在線制氫裝備所獲得的氫能，被業(yè)界稱為“新能源內(nèi)燃機(jī)”。

中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)、中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)教授李駿在今年的中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)年會(huì)上提出五大融合方向，其中一大方向是氨-氫燃料融合，打造氨氫融合新能源零排放內(nèi)燃機(jī)。

李駿指出，氫能源汽車目前存在明顯的長(zhǎng)尾效應(yīng)，氫氨融合一體化能源汽車可能將會(huì)是絕佳解決方案。氨作為燃料優(yōu)勢(shì)很多，包括能量密度高、易液化、易于運(yùn)輸、設(shè)備完善、可用LNG運(yùn)輸、產(chǎn)量和生產(chǎn)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于液氫、成本低、安全性高、不易爆炸等。全球氨能源非常豐富，特別是我國(guó)是全球氨生產(chǎn)大國(guó)，全世界每年生產(chǎn)大概2億噸左右，我國(guó)的產(chǎn)能大約占到全球的四分之一。

同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院燃料噴射與燃燒研究所所長(zhǎng)李理光則介紹了氬氣動(dòng)力循環(huán)內(nèi)燃機(jī)，利用惰性氣體反應(yīng)不活躍的特性，可以最大程度保存熱量并完全運(yùn)輸?shù)较乱贿^程，從而大幅提高內(nèi)燃機(jī)效率，高效、可靠且實(shí)現(xiàn)零碳排放?！爱?dāng)通過水電解制氫和氧時(shí)，氬氣會(huì)是氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)最好的助力，目前我們利用甲烷制氫實(shí)現(xiàn)了初步探索，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)效率達(dá)到51.7%。”他說。

劉漢如透露，吉利汽車還在進(jìn)行甲醇?xì)錃鈸綗l(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的研究。

而對(duì)于氫氣和汽油混合，改善汽油霧化和燃燒這一技術(shù)路線，陳廷指出，馬瑞利目前正在進(jìn)行前期的市場(chǎng)、技術(shù)調(diào)研，并準(zhǔn)備隨時(shí)進(jìn)入實(shí)質(zhì)性的開發(fā)階段。

綜上，正如李理光所說，“我們面向的目標(biāo)是未來的氫能社會(huì)”，無論是甲醇、氨、氬氣或是其他，目前內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)型的技術(shù)路線主要圍繞著未來的氫能社會(huì)。

清華大學(xué)汽車產(chǎn)業(yè)與技術(shù)戰(zhàn)略研究院院長(zhǎng)趙福全指出，汽車產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的應(yīng)對(duì)策略可以概括為：以車輛全生命周期減碳為核心，以多產(chǎn)業(yè)、多領(lǐng)域協(xié)同脫碳為基礎(chǔ)，最后以負(fù)碳技術(shù)為補(bǔ)充。具體到生產(chǎn)減碳領(lǐng)域，則包括能效提升、工藝創(chuàng)新、燃料/原料替代和綠色能源使用等。他認(rèn)為，一旦綠色燃料更加普及，碳中和提上議程，氨、甲醇、生物燃料等綠色燃料內(nèi)燃機(jī)的開發(fā)也是重要的問題。

日本環(huán)保經(jīng)濟(jì)學(xué)家西脇文男近日在一場(chǎng)論壇上也表示，在德國(guó)、日本等內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)大國(guó)，人們擔(dān)心隨著EV汽車發(fā)展，不生產(chǎn)內(nèi)燃機(jī)汽車的話，零部件行業(yè)就業(yè)將得不到保障，因此下一代綠色燃料e-fuel現(xiàn)在非常引人關(guān)注，研發(fā)非常重要，大家對(duì)其寄予厚望。