当前位置: 氢能网 » 氢燃料电池 » 正文

利用氢能源的第二种方法,解析长城汽车氢气发动机

日期:2021-07-21    来源:车域研习堂

国际氢能网

2021
07/21
11:29
文章二维码

手机扫码看新闻

关键词: 氢能源 氢气发动机 长城汽车

碳中和、碳达峰之下,新能源是永恒的主题,氢动力则是这一潮流下的技术成果之一。我们在之前的文章中详细介绍过氢燃料电池的来龙去脉,但今天我们介绍的是氢能源的另一种利用形式--氢气发动机

目前,世界范围内丰田汽车、AVL等整车或技术公司正在涉足该领域,作为能让内燃机实现传承的希望,确实期待他未来的表现。可以看到,前不久丰田汽车已将该技术作用于他的赛车雅力士之上。

技术梗概

氢气发动机可以简单的理解为烧氢气的发动机,和氢燃料电池的原理不同,氢气发动机是通过燃烧将化学能转化至动能的过程,与我们现如今的冲程发动机在框架上基本一样。不同于燃油发动机,这一次是氢气与空气相结合,并实现进气-压缩-做功-排气的过程。排气这里要明确一下,的确可以实现零碳排放。

长城发布的这台氢气发动机整体架构来自于旗下EN平台,我们熟知的搭载于哈弗大狗、哈弗H6的4N20发动机就来自于这个平台。这台氢气发动机的排量依旧为2.0L,最大功率120KW,最大扭矩230Nm。缸径行程为82*94.6,与汽油版本基本一致。

4N20的大狗

技术亮点

防止氢脆是关键

无论效率如何,耐久性是重中之重。避免氢脆则是这之中最重要的一环。众所周知造成氢脆的原因,是溶于钢中的氢聚合为氢分子从而造成应力集中,当超过钢的强度极限后,钢的内部就会形成细小的裂纹,最终导致引擎失去功效。长城方面则采用了铜、钼、银、铝等镀层提升发动机耐久性,同时对相应零部件实施热处理,如此尽可能降低零部件对氢的溶解度。同时,氢气发动机喷嘴与氢轨也都将采用耐氢脆处理。

整机进气效率需保证

为使氢气发动机动力储备更加充足,涡轮增压则再一次起到了重要作用。涡轮增压器采用了VGT涡轮,在此前的文章中对于VGT涡轮有过详细的介绍。具体而言,VGT是对涡轮导流叶片的实时截面调整,相较于一般涡轮其在外侧增加了一圈角度可控的导流叶片,当发动机提升转速时涡轮外侧的导流叶片可以调整自身角度控制流过叶片的气体流量和流速。同时,为保证整机的高效燃烧,该机缩短了进气道长度并优化了进气道流线,强化进气效率。

稳定燃烧获取动能

由于氢气较为活跃,因此重新梳理燃烧节奏至关重要。为避免回火、爆震,这台氢气发动机采用了小包角凸轮轴结构。改善了火焰传播(与缸内可燃混合汽的浓度、温度、压缩比有关)。火花塞作为燃烧中的重要一环,同样也要避免火花塞的高温造成氢气过早燃烧的现象。同时根据参数显示,这台氢气发动机的压缩比已超过10。因此,该机选用了散热更好、进入气缸深度更小的冷型火花塞。(所谓冷型火花塞,即火花塞裙部较短的绝缘体使其拥有较小的受热面积。因此,该火花塞散热性能较强,适用于高转速高压缩比发动机。)

写在最后

氢气发动机作为汽油发动机的技术延伸,其拥有着成熟的零部件体系,故氢气发动机有着成熟且低成本的优势。不过,氢气的化学性质毕竟不同于燃油,发动机内很多关键性零部件当然需要升级改造,同时火焰传播的节奏也需要重新考量,这些难题将考验着各家公司的创新与整合能力,拭目以待。


返回 国际氢能网 首页

能源资讯一手掌握,关注 "国际能源网" 微信公众号

看资讯 / 读政策 / 找项目 / 推品牌 / 卖产品 / 招投标 / 招代理 / 发新闻

扫码关注

国际能源网站群

国际能源网 国际新能源网 国际太阳能光伏网 国际电力网 国际风电网 国际储能网 国际氢能网 国际充换电网 国际节能环保网 国际煤炭网 国际石油网 国际燃气网