在燃料上另辟蹊径 聊广汽新发动机技术新款广汽丰田 Mirai 汽车上市：氢燃料驱动、...
【汽车之家发动机技术】随着纯电动汽车技术的不断成熟和综合性能的不断提高，传统燃油汽车的市场正在萎缩。 过去一段时间，内燃机技术在很多消费者眼中一直被认为是接近被淘汰的技术。 然而，新能源技术的快速发展，让内燃机技术有了第二春的可能。 广汽研究院的新型发动机采用氨、甲醇和氢气作为燃料。 在国家大力发展氢能的战略背景下，其或将在未来汽车动力系统中占据重要地位。
在今年的广汽科技日上，广汽传祺E9氢混版本正式亮相。 据称，这款车是业内首款搭载氢发动机的氢混合动力汽车。 氢能动力系统具有高压缩比和爆震抑制技术。 为车辆提供强劲动力，氢耗低于1.4kg/100km，综合续航近600km。
● 氢能不仅仅是氢气
丰田Mirai作为全球首款量产氢能源汽车，采用氢燃料电池技术。 其燃料是储存在高压氢气罐中的氢气。 在媒体铺天盖地的宣传下，丰田Mirai的氢燃料电池技术成为氢动力汽车最热门的技术路线。 事实上，氢能不仅仅是氢的一种。 以氢气为原料生产的甲醇和氨也属于氢能范畴。
利用绿氢合成的甲醇和氨从某种意义上来说也是环保燃料。 与氢气相比，甲醇和氨在运输方面的突出优势可以大大降低其终端价格。
在此背景下，利用绿色氢制备的甲醇和氨等物质可以作为氢的载体，大大降低储存和运输的成本，成为氢能大规模商业化的可行思路。 氨在常温常压下可液化，有利于实现高密度氢能储存和运输； 而甲醇在常温常压下为液体，储存和运输成本会比氨低。
● 甲醇和氨发动机并非零排放，但有助于碳中和
甲醇的完全燃烧产物是二氧化碳和水，燃烧不充分时产生一氧化碳（使用三元催化转化器可转化为二氧化碳）。 因此，甲醇的燃烧就像汽油的燃烧一样，会产生二氧化碳这种温室气体。 不同之处在于，由绿氢生产的甲醇是一种可再生能源。
由于氨的制备需要氮气，发动机燃烧氨后会产生氮气，因此理论上不会改变大气中氮气的总量，也属于环保可再生燃料的范畴。
● 氢、氨、甲醇发动机有何特点？
针对普通消费者关心的问题，我们从动力性能、制造成本和系统小型化三个方面来审视这三款新发动机。 首先，从动力上看，甲醇发动机≈氢发动机>氨发动机。 这更容易理解。 燃料使用得越快，发动机的动力性能就越强。
甲醇发动机面临的问题是燃料在燃烧过程中会产生甲酸，从而对金属部件造成腐蚀，因此需要对相关金属部件（如甲醇喷油器）进行独特的防腐涂层处理。 氢气在一定条件下可能腐蚀金属，导致金属氢脆或氢腐蚀。 零部件（如氢喷射器）需要选择合适的材料、抗氢脆处理、表面涂层保护、控制氢环境等。
同时，还需要采取相应措施避免氢气对金属的腐蚀性，增加了制造成本。 甲醇发动机的燃油储存和供应系统与汽油发动机类似，这方面的成本增加并不多，但发动机燃烧过程中产生的甲酸腐蚀现象需要特殊的金属防腐涂层，增加了发动机零件的制造成本。 对于氨发动机来说，氨储存容器的制造成本介于储氢容器和传统汽油箱之间。 氨发动机成本增加的主要是其专用预燃室及相关部件。
虽然氨气也需要储存在高压容器中，但其内容物是液氨，储能密度高，体积比储氢罐更小。 甲醇在常温下可以液态储存，因此其储存容器与传统的汽油罐类似，也可以做成不规则形状，进一步提高空间利用率。 从目前的研究数据来看，在设定续航里程目标且车辆尺寸相同的情况下，空间利用率从高到低的顺序为甲醇发动机车型>氨发动机车型>氢发动机车型。
● 高低温适应性和耐久性
氢发动机和氨发动机在高低温适应性方面与汽油没有太大区别，而甲醇发动机在低温下很难汽化，不利于燃烧初始火焰的稳定发展，并且存在冷启动的一系列挑战。
氢发动机燃烧产生的水在低温条件下很容易结冰，因此可能存在一个潜在问题，即停机前缸内残留的水在火花塞电极附近凝结，导致下次冷车困难。开始。 对于氨发动机来说，低温并不是主要控制因素。 氨燃烧的火焰传播速度慢，如何提高点火速度是技术难点。
在极端情况下，只有当发动机长期在低温、低负荷条件下运行时，燃烧产物水和机油才会相互混合，造成机油稀释，进而引起机械摩擦副磨损。 这种油稀释或油乳化的可能性对于汽油发动机同样适用。 在发动机设计过程中，广汽集团采取了针对性的措施来避免此类问题的发生。
【汽车之家发动机技术】随着纯电动汽车技术的不断成熟和综合性能的不断提高，传统燃油汽车的市场正在萎缩。 过去一段时间，内燃机技术在很多消费者眼中一直被认为是接近被淘汰的技术。 然而，新能源技术的快速发展，让内燃机技术有了第二春的可能。 广汽研究院的新型发动机采用氨、甲醇和氢气作为燃料。 在国家大力发展氢能的战略背景下，其或将在未来汽车动力系统中占据重要地位。
在今年的广汽科技日上，广汽传祺E9氢混版本正式亮相。 据称，这款车是业内首款搭载氢发动机的氢混合动力汽车。 氢能动力系统具有高压缩比和爆震抑制技术。 为车辆提供强劲动力，氢耗低于1.4kg/100km，综合续航近600km。
● 氢能不仅仅是氢气
丰田Mirai作为全球首款量产氢能源汽车，采用氢燃料电池技术。 其燃料是储存在高压氢气罐中的氢气。 在媒体铺天盖地的宣传下，丰田Mirai的氢燃料电池技术成为氢动力汽车最热门的技术路线。 事实上，氢能不仅仅是氢的一种。 以氢气为原料生产的甲醇和氨也属于氢能范畴。
利用绿氢合成的甲醇和氨从某种意义上来说也是环保燃料。 与氢气相比，甲醇和氨在运输方面的突出优势可以大大降低其终端价格。
在此背景下，利用绿色氢制备的甲醇和氨等物质可以作为氢的载体，大大降低储存和运输的成本，成为氢能大规模商业化的可行思路。 氨在常温常压下可液化，有利于实现高密度氢能储存和运输； 而甲醇在常温常压下为液体，储存和运输成本会比氨低。
● 甲醇和氨发动机并非零排放，但有助于碳中和
甲醇的完全燃烧产物是二氧化碳和水，燃烧不充分时产生一氧化碳（使用三元催化转化器可转化为二氧化碳）。 因此，甲醇的燃烧就像汽油的燃烧一样，会产生二氧化碳这种温室气体。 不同之处在于，由绿氢生产的甲醇是一种可再生能源。
由于氨的制备需要氮气，发动机燃烧氨后会产生氮气，因此理论上不会改变大气中氮气的总量，也属于环保可再生燃料的范畴。
● 氢、氨、甲醇发动机有何特点？
针对普通消费者关心的问题，我们从动力性能、制造成本和系统小型化三个方面来审视这三款新发动机。 首先，从动力上看，甲醇发动机≈氢发动机>氨发动机。 这更容易理解。 燃料使用得越快，发动机的动力性能就越强。
甲醇发动机面临的问题是燃料在燃烧过程中会产生甲酸，从而对金属部件造成腐蚀，因此需要对相关金属部件（如甲醇喷油器）进行独特的防腐涂层处理。 氢气在一定条件下可能腐蚀金属，导致金属氢脆或氢腐蚀。 零部件（如氢喷射器）需要选择合适的材料、抗氢脆处理、表面涂层保护、控制氢环境等。
同时，还需要采取相应措施避免氢气对金属的腐蚀性，增加了制造成本。 甲醇发动机的燃油储存和供应系统与汽油发动机类似，这方面的成本增加并不多，但发动机燃烧过程中产生的甲酸腐蚀现象需要特殊的金属防腐涂层，增加了发动机零件的制造成本。 对于氨发动机来说，氨储存容器的制造成本介于储氢容器和传统汽油箱之间。 氨发动机成本增加的主要是其专用预燃室及相关部件。
虽然氨气也需要储存在高压容器中，但其内容物是液氨，储能密度高，体积比储氢罐更小。 甲醇在常温下可以液态储存，因此其储存容器与传统的汽油罐类似，也可以做成不规则形状，进一步提高空间利用率。 从目前的研究数据来看，在设定续航里程目标且车辆尺寸相同的情况下，空间利用率从高到低的顺序为甲醇发动机车型>氨发动机车型>氢发动机车型。
● 高低温适应性和耐久性
氢发动机和氨发动机在高低温适应性方面与汽油没有太大区别，而甲醇发动机在低温下很难汽化，不利于燃烧初始火焰的稳定发展，并且存在冷启动的一系列挑战。
氢发动机燃烧产生的水在低温条件下很容易结冰，因此可能存在一个潜在问题，即停机前缸内残留的水在火花塞电极附近凝结，导致下次冷车困难。开始。 对于氨发动机来说，低温并不是主要控制因素。 氨燃烧的火焰传播速度慢，如何提高点火速度是技术难点。
在极端情况下，只有当发动机长期在低温、低负荷条件下运行时，燃烧产物水和机油才会相互混合，造成机油稀释，进而引起机械摩擦副磨损。 这种油稀释或油乳化的可能性对于汽油发动机同样适用。 在发动机设计过程中，广汽集团采取了针对性的措施来避免此类问题的发生。
● 来看看广汽新发动机
目前，广汽氢、氨、甲醇发动机已完成样机试制，处于整机性能开发阶段。 只要市场环境准备好，就可以快速实现批量生产和装载。 在广汽研究院展厅，展示了其最新研发的氢氨发动机展品。 由于甲醇发动机与传统汽油发动机高度相似，因此没有在展厅展出。
■ 氢发动机
从发动机的动力参数来看，作为2.0T氢发动机，其动力输出与1.5T汽油机相当，而44%的热效率并不逊色于目前主流的涡轮增压汽油机。
GMC2.0混合动力专用变速箱属于目前主流的双电机串并联配置，有2个档位。 与单档设计相比，在动力性和燃油经济性方面能够取得更好的平衡。
目前，制约氢发动机的并不是燃料成本，而是加氢的便利性。 在加氢站资源相对丰富的广州，目前仅有30多个加氢站，其中不少需要预约加氢，其他地区加氢的便利性有待提高。
氢气罐中的氢气经过两级减压后，通过喷嘴直接喷入气缸燃烧。 与传统汽油直喷发动机相比，省去了为汽油增压的高压油泵部件。
作为对比，燃料电池汽车上的储氢罐规格更高，将采用金属内胆外包裹碳纤维的储氢罐，耐压可达70MPa。 未来，采用碳纤维包裹的更高轻量化高分子材料内罐的储氢罐，在相同耐压能力的情况下，将实现更高水平的轻量化。
■ 氨发动机
另一个展览展示了氨发动机技术。 广汽的氨发动机同样采用2.0L排量直列四缸设计，进气形式为涡轮增压。
因此，在该预燃室上需要单独的氨喷嘴，并且火花塞的电极也暴露在预燃室内而不是汽缸内。 除了这种特殊的氨喷嘴外，该演示模型还具有传统的歧管喷射喷嘴和缸内直喷喷嘴。
虽然这是一款氨发动机，但其上的很多技术配置与汽油发动机相似，这也是其制造成本较低的重要原因。
氨在一般环境中的可燃性远不如甲醇和氢气，但氨是一种刺激性气体，对人体有害。 因此，与氢气和甲醇燃料供应系统一样，氨供应系统也会配备相应的气体浓度传感器和气体压力传感器，以实时检测系统是否有气体泄漏。 但现阶段我国对于车上氢、甲醇、氨泄漏检测尚无统一的国家标准，均遵循企业内部标准。 搭载这些新发动机的车型还需要在法律法规和标准上进一步完善，才能真正落地。
● 全文摘要：
目前，广汽集团在新发动机领域的技术储备和配套基础设施明显领先于市场。 这些新发动机有其自身需要克服的技术困难。 好在这些技术难点都有成熟的解决方案，所以不存在太多的不确定性。 只要时机合适，这些新型发动机就可以在短时间内装载到车辆上进行批量生产。 不过，目前还很难说以氢、氨、甲醇为燃料的三款发动机中哪一款会首先成为市场主流。 这很大程度上取决于国家政策的支持和氢能产业的发展。 您认为未来什么样的新发动机会脱颖而出？ 不妨在评论区留言，分享你的看法！ （图/文/图/汽车之家常庆林）
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