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发布日期:
04月28日,2022年
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解锁“卡脖子”技术——玉柴研发中国首台商用车燃氢发动机故事

       中国首台商用车燃氢发动机2021年12月21日在北京成功点火。燃氢发动机的闪亮登场标志着玉柴在掌握大规模、低成本利用氢能的核心技术上迈出关键步伐。


       当前,低碳和零碳已成为汽车产业发展的重要方向,在被誉为汽车“心脏”的内燃机行业更是如此。氢能燃料是一种理想零碳燃料,燃氢发动机成为发动机行业落实“双碳”目标的重要技术路径。为此,玉柴立足国家战略安排,瞄准燃氢发动机精准发力。


       一般情况下,研发一款新型发动机整个系统设计与集成开发大概需要12个月以上。玉柴自我加压,要求用6个月时间攻下难关。时间紧,任务重,玉柴先行技术研究院院长王辉率领团队迎难而上。

由于燃氢发动机技术是特定行业的专业性尖端技术,科研机构对此甚少研究,加上同行对此讳莫如深,因此可供团队参考的经验几乎一片空白。


       “即使在欧洲,该技术也只是在探索和示范运行阶段,我们只能在摸索中前行。”研发人员肖刚博士告诉记者。


        办法总比困难多。研发团队坚持两条腿走路——一方面在海量的文献数据里检索,希望能收获可供借鉴的蛛丝马迹;另一方面仿真建模,反复优化方案。


       与时间赛跑贯穿研发全过程。


       “拦路虎”接踵而至。喷氢技术就让团队大伤“脑筋”。氢气燃烧快、扩散快、易点燃的特点带来较高热效率的同时,也带来了回火、早燃、爆震的“顽疾”。如何把适量的氢气快速、精准地喷射进入气缸内并稳定高效地燃烧是难点。“喷嘴的安装深度、角度偏差毫厘,会造成燃烧不稳定、甚至回火严重。”王辉介绍。为了找到最优的喷嘴空间布置状态,研发团队跟喷氢技术较上了劲。一次次优化设计方案、一次次仿真试验,花了3个月的时间终于拨云见日。


       增压器的设计也是一块难啃的“硬骨头”。燃氢发动机排温相对较低且含水量大,热能转变为动能面临挑战。增压器的叶片、叶形、流道如何设计效果才最理想?氢气和空气如何精准配比才达到均匀混合?研究团队搜集大量数据建立模型,不厌其烦地试错筛选。


       研发团队无数次“头脑风暴”,让摸着石头过河的研发道路越来越顺畅。


       好不容易进入调试阶段。在这节骨眼上,由于供应商汽缸盖模具设计有一处硬伤,导致模具不能使用,只能重新修改模具。牵一发而动全身。项目组专人负责每天盯紧修模计划追踪落实进度。


       在北京调试阶段,有一天晚上11点多,研发人员在实验过程中发现了不易察觉的问题。为了不耽误进度,研发人员冒着严寒骑电动车跨越大半个北京城找来零件连夜调试。


       6个月的煎熬和探索换来了喜人的收获。


       “之前曾有国外咨询公司开出5000万元的高价,承诺做出39%有效热效率的燃氢发动机。现在我们仅用了不到其十分之一的成本,取得了42%的有效热效率,团队成员都很有成就感。”王辉欣慰地说。


       燃氢发动机是玉柴继氢燃料电池发布后在氢能应用上的又一里程碑成果,它使玉柴成为中国内燃机行业传统动力、新能源动力技术路线最多、技术储备最为丰富的企业。


广西日报 2022-04-28 004版   记者/李新雄

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