在全球減排的重壓之下，汽車行業(yè)加速向電動化轉(zhuǎn)型，內(nèi)燃機面臨退出歷史舞臺的可能，但如果真的淘汰，又會造成巨大的資源浪費。因此，行業(yè)在積極尋找第三種技術(shù)路線，既能夠減排，又可以充分利用現(xiàn)有的內(nèi)燃機工業(yè)基礎。在這其中，氫內(nèi)燃機重新進入了人們的視野。

近日，豐田、日野、五十鈴、電裝、商用日本伙伴關系技術(shù)公司(CJPT)5家企業(yè)聯(lián)合宣布，將共同啟動面向大型商用車的氫內(nèi)燃機的規(guī)劃和基礎研究工作，從而進一步激發(fā)內(nèi)燃機的應用潛力，并將其作為實現(xiàn)碳中和的路徑之一。

豐田一力主導，本田舉否決牌

很明顯，此次合作由豐田主導，參與方都是豐田系或與之有合作的企業(yè)。其中，日野由豐田控股，五十鈴與豐田在資本和技術(shù)層面都有合作，電裝的大股東是豐田。至于CJPT，則是一家日本商用車領域的合資公司，由豐田控股60%，日野、大發(fā)、五十鈴、鈴木各自持股10%。

當前，在氫能應用領域，主要有兩種發(fā)展路線：氫燃料發(fā)動機和氫燃料電池。這兩種，豐田都有涉獵。其中，在氫燃料電池車領域，豐田推出了乘用車Mirai，并與日野合作推出了氫燃料電池巴士。

至于氫燃料發(fā)動機，其研發(fā)于2016年秘密開始，豐田已將其應用在賽車領域。去年4月，豐田公布了正在開發(fā)的氫燃料發(fā)動機，并將其搭載到卡羅拉賽車上，參加了去年5月舉行的富士Super Tec 24小時耐久賽。掌門人豐田章男當時對外解釋道，希望通過嚴苛賽事考驗來挖掘氫燃料發(fā)動機的潛力，之所以參加24小時耐久賽，是因為僅3～4小時的一般賽事強度不夠。為了向外界展示氫能的安全性，豐田章男還作為車手親自參賽。

不過，氫燃料發(fā)動機距離大規(guī)模生產(chǎn)還有很長的路要走，豐田一直沒有公布具體的量產(chǎn)時間表。即使是此次官宣的聯(lián)合研發(fā)，也沒有給出具體的目標期限。

再看日系三巨頭中的另外兩家，本田和日產(chǎn)。本田此前一直積極開發(fā)氫燃料電池車，但在看到短期大規(guī)模推廣無望之后，便轉(zhuǎn)向了電動汽車領域。本田CEO三部敏宏還于今年年初對外透露，本田曾對氫內(nèi)燃機的可行性進行大量研究，并在10年前得出結(jié)論：由于技術(shù)原因，以氫為燃料的汽車內(nèi)燃機不會成為未來的主流。日產(chǎn)則一直聚焦純電路線，但接手其西班牙巴塞羅那工廠的零部件廠商邦奇計劃進軍氫能源領域，并將氫燃料發(fā)動機系統(tǒng)搭載于日產(chǎn)納瓦拉皮卡上。

氫內(nèi)燃機重新升溫

值得注意的是，氫內(nèi)燃機并不是近期興起的新技術(shù)。早在1841年，英國頒發(fā)了第一個用氫氣氧氣混合氣工作的發(fā)動機的專利。20世紀初也有人進行過氫內(nèi)燃機燃燒過程的研究。20世紀70年代，由于石油危機，氫內(nèi)燃機有過一小波研究高峰，之后不了了之。到了20世紀末，為了減排，氫內(nèi)燃機被重新拾起，部分車企及零部件廠商推出了一些概念產(chǎn)品。其中，寶馬推出不止一款概念車，直到2007年，一款迄今為止最接近量產(chǎn)的氫內(nèi)燃機汽車Hydrogen 7出現(xiàn)了，但200公里的續(xù)航和百公里加速近10秒的動力性能令寶馬失望，僅生產(chǎn)了100輛，之后戛然而止，寶馬近年來也轉(zhuǎn)向了氫燃料電池技術(shù)。

在中國，中國內(nèi)燃機學會副秘書長、工信部甲醇汽車試點專家組秘書長魏安力告訴《中國汽車報》記者，改革開放之后，高校學者開始了對氫內(nèi)燃機的研究，而2020年10月，由中國內(nèi)燃機學會牽頭召開了“氫能轉(zhuǎn)子發(fā)動機關鍵技術(shù)論證會”，之后各方掀起了探索研究熱潮。一汽紅旗去年推出了氫內(nèi)燃機并點火成功。

最近一段時間，多家頭部商用車企業(yè)及零部件企業(yè)集中發(fā)布氫內(nèi)燃機研發(fā)成果。6月8日，一汽解放稱，其自主研發(fā)的國內(nèi)首款重型商用車缸內(nèi)直噴氫氣發(fā)動機成功點火并穩(wěn)定運行。6月15日，中國重汽、濰柴聯(lián)合發(fā)布氫內(nèi)燃機重卡，搭載濰柴開發(fā)的13L氫內(nèi)燃機。7月6日，上汽集團旗下動力新科宣布其首臺直噴式氫氣發(fā)動機點火成功。

對此，天津大學教授姚春德在接受《中國汽車報》記者采訪時表示：“從燃燒這個角度來看，點火成功，說明燃燒沒有問題了。但是，從發(fā)動機的成熟度來看，目前業(yè)內(nèi)還沒有進行耐久試驗，沒有做過長期考核。要走向市場化、商業(yè)化，必須要做耐久試驗，要有一系列嚴酷條件下的考核，例如高溫、高寒、高原測試，商用車更要考核這些。點火成功只是第一步。”

從全球來看，歐美商用車巨頭也有類似動作。今年5月，康明斯對外展示了一款15L氫內(nèi)燃機，之后在6月宣布加入氫能發(fā)動機聯(lián)盟，而該聯(lián)盟成立于今年1月，成員還有博世、戴姆勒卡車、卡爾斯魯厄理工學院等。

商業(yè)化尚待時日

氫內(nèi)燃機的優(yōu)勢很明顯，很重要的一點是可以借用現(xiàn)有的內(nèi)燃機產(chǎn)業(yè)鏈，不需要做出過多改變就可實現(xiàn)減碳。無論是成本還是技術(shù)實現(xiàn)難度都低于氫燃料電池。不過，氫內(nèi)燃機的推廣是存在一些難題的。

“氫內(nèi)燃機還有很多技術(shù)難題和挑戰(zhàn)需要解決，一是氮氧化物排放非常高，對后處理系統(tǒng)要求較高，會帶來高成本;二是整個燃料噴射系統(tǒng)在密封、高壓等方面挑戰(zhàn)較大;三是氫很容易‘逃逸’，對于密封性要求較高。”魏安力告訴記者。

另外，氫內(nèi)燃機的商業(yè)化還面臨著一些與氫燃料電池相同的障礙，壓縮氫氣價格昂貴，加氫站設施不足等。“企業(yè)方面開發(fā)氫或者氨燃料發(fā)動機，表示他們在科技創(chuàng)新方面做了一些工作，但一項新的技術(shù)能否產(chǎn)業(yè)化，還受到很多因素影響，例如，如果氫燃料發(fā)動機大規(guī)模推向市場，氫從哪里來?”姚春德指出。

事實上，對于制氫問題，魏安力告訴記者，目前國內(nèi)有企業(yè)在探索甲醇在線制氫的方式，可以考慮讓氫內(nèi)燃機汽車直接搭載甲醇燃料及制氫設備，在線制氫并供給車輛，而無需加氫。當然，這種方式還在探索階段，還沒有大規(guī)模應用。

目前，國內(nèi)外對于氫內(nèi)燃機的探索主要集中在商用車上。“對于是否發(fā)展氫燃料，國際上有不同意見，寶馬很早就研發(fā)氫內(nèi)燃機，后來放棄了。那么我國為什么將其用在商用車上?主要是考慮到如果商用車使用電池，是不現(xiàn)實的，電池太貴，至于在乘用車領域，電動汽車技術(shù)大行其道。我國將氫燃料電池和氫內(nèi)燃機都押寶在了商用車上。”姚春德告訴記者。

不過，與氫燃料電池不同，氫內(nèi)燃機尚不在補貼范圍內(nèi)。為了氫內(nèi)燃機技術(shù)早日投入使用，相關企業(yè)在積極爭取政府的支持。今年兩會期間，全國人大代表、廣西玉柴機器股份有限公司新品試制裝配工段工段長許燕妮建議，盡快出臺和完善氫內(nèi)燃機政策法規(guī)。全國人大代表、吉利商用車集團首席科學家劉漢如建議，將氫內(nèi)燃機同樣納入氫能發(fā)展戰(zhàn)略并設立專項。

從各家企業(yè)目前情況來看，國內(nèi)外氫內(nèi)燃機產(chǎn)業(yè)尚處于早期開發(fā)階段，其作為落實“雙碳”目標的技術(shù)路徑之一備受期待，但要真正實現(xiàn)商業(yè)化，還有很長的一段路要走，合理的政策鼓勵和支持或是不可缺少的推動因素。

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