氢内燃机会变得可行吗

时间：2021-09-07 10:23:16来源：

到目前为止，氢气一直在努力实现其作为替代道路运输燃料的早期承诺，但它是一个拒绝消失的主题。

它在氢燃料电池中用于产生无排放电力仍有巨大潜力，但在其上运行内燃机的动力已经减弱。不过，人们仍然感兴趣，一个例子是丰田开发的氢动力三缸赛车发动机取自 GR Yaris，用于为富士 24 小时耐力赛中专门开发的卡罗拉运动提供动力。

尽管与汽油或柴油相比，氢是一种清洁燃料，但只有在燃料电池系统中转换以发电时，它才完全无排放。当在内燃机中燃烧时，它不是 - 完全。虽然不会产生未燃烧的碳氢化合物 (HC)、一氧化碳 (CO) 或 CO2，但会产生氮氧化物 (NOx)。空气中含有 78% 的氮气，在燃烧时会被氧化以产生有毒的 NOx——但多少取决于燃烧室中的温度，而这正是氢发动机可以发挥优势的地方。

氢气比汽油或柴油要少得多，可以在更广泛的空燃比范围内充分有效地混合和燃烧。因此，氢发动机可以非常稀薄地运行(更多的空气，更少的燃料)，并且仍然比汽油或柴油产生低得多的“发动机输出”水平的 NOx。使用现有的废气排放技术可以将尾气排放减少到微小的水平。

这些吸引人的事实取决于许多因素。虽然氢气携带大量的能量，但它的密度远低于液体燃料，因此进气道喷射发动机，其中燃料被喷射到进气歧管并与气缸外的空气混合，产生的动力要小得多。比他们在汽油上做的。直接喷射改善了问题，并与可变几何涡轮增压相结合，使氢燃料内燃机更加可行。

不过，仍然需要权衡取舍。现代直喷涡轮增压氢发动机可以通过增加燃料-空气混合物中氢的比例来产生比同等汽油发动机更多的动力——但氮氧化物水平会增加。否则，氢发动机本质上是改进的汽油发动机，在生产形式中，将具有一些更强大的组件和氢直接喷射系统。氢气可以储存在燃料电池汽车中使用的同样经过验证的 700 巴压缩气体罐中。

最近的研究项目表明，使用适用于重型车辆和乘用车的技术，运行几乎无排放的内燃机汽车是有可能的。格拉茨科技大学与博世合作，在 2.0 升火花点火涡轮增压发动机方面取得了一些令人鼓舞的成果，而里卡多正在领导一项针对重型车辆氢发动机的研究计划。

鉴于与现有技术和制造的接近程度，燃烧这种丰富的、比空气轻的气体可以为全面电气化提供有用的垫脚石，并鼓励开发燃料电池汽车所需的氢网络。