氢如何为工厂机械的未来提供燃料

时间：2021-10-18 10:06:36来源：

随着新的汽油和柴油汽车以及重型车辆的禁令迫在眉睫，工程机械制造商和完美的创新者 JCB 认为，工厂机械中的柴油也即将被禁止。

有一个普遍的误解，即即将实施的销售禁令适用于整个内燃机，但事实并非如此，这就是为什么 JCB 确信改用氢燃料发动机是其超过 5 吨机器的前进方向。

这家英国公司的理念很简单：实现零碳的最简单方法是燃料中不含碳。工程师们已经到了一个阶段，他们相信可以实现零尾气排放，因此没有 CO2、HC 和 NOx，只有电力、水和热量。事实上，他们面临的最大挑战之一是如何处理水排放。

为什么是氢气?JCB 制造屡获殊荣的小型电机，但对于大型机器，它已明确表明电池因成本、重量和充电时间而无法正常工作，而此时工程机械必须经常连续运行才能保持稳定。它还开发了一种完全运行的燃料电池驱动的 20 吨挖掘机，并证明燃料电池动力系统不仅价格昂贵，而且还不够坚固，无法应对严酷的施工环境。

最新的涡轮增压、直喷和火花点火技术意味着氢在当今的内燃机中非常有效，以至于 NOx 的幽灵变得微不足道。原型氢发动机基于 JCB 448，这是一个 4.8 升的四缸发动机，从气缸盖向上是新的。氢直接喷射器安装在中央，有一个新的燃料导轨，向它们运送压缩氢和一个更大的可变几何涡轮增压器。氢气可以比汽油或柴油更稀薄，并且可以在 100:1 的空燃比下可靠燃烧。相比之下，汽油发动机在混合物变稀时挣扎，直至失火。

为什么这很重要?NOx 是在高温下产生的，因此燃烧的氢气越稀薄，燃烧温度越低，NOx 含量越低。燃烧室中的热点是使用任何燃料的 NOx 发生器，JCB 正在与亚琛工业大学的专家合作，利用他们在计算流体动力学 (CFD) 方面的技能来完善氢气和空气的混合。

通过气缸盖的气流至关重要。柴油发动机的目标是在进入的空气燃料混合物中产生“漩涡”，而汽油则是“翻滚”。JCB 正在试验两者以及两者的结合，工程师称之为“swumble”。与汽油不同，氢气很容易被标准点火系统有时产生的意外火花点燃，因此 448 氢发动机在每个火花塞上都有独立的点火线圈，源自高端赛车运动。

预生产发动机预计将于明年晚些时候推出，并将直接更换其世界知名的 3CX 反铲装载机(对你和我来说都是挖掘机)中的柴油发动机，以及取代几个氢气罐的柴油罐。安装非常简单，发动机可以很容易地改装到柴油机上。氢发动机的成本或多或少与柴油版相同，氢气在建筑工地由移动油轮供应，就像今天的柴油一样。