種種迹象表明，國内對氫内燃機領域的探索正悄然興起。

近日，全國人大代表、廣西玉柴機器股份有限公司内燃機工種技能大師、新品試制工段工段長許燕妮，以及全國人大代表劉漢如針對鼓勵發展氫氣内燃機提出建議，鼓勵企業、研究機構投入氫内燃機開發，共同推動氫氣内燃機完全自主化。

企業方面，玉柴集團已正式發布中國首台商用車燃氫發動機YCK05，并成功點火運行；康明斯将啟動15L氫内燃機運營驗證。此外，廣汽集團、一汽集團等均在氫内燃機方面傳來相關消息。

在燃料電池發展如火如荼的當下，氫内燃機為何異軍突起？

國内氫内燃機的研發探索

氫内燃機，也叫氫燃料發動機，以傳統内燃機為基礎，通過改變燃料供應系統、噴射系統以及燃料等，燃燒氫氣産生動力，從而驅動車輛的行駛。

技術多樣化發展能夠最大程度保障氫能産業發展方向不發生嚴重偏離，因此國内在積極推動燃料電池技術發展的同時，也同樣沒有放棄對氫内燃機的關注。

去年8月，工信部在對十三屆全國人大四次會議第5736号建議的答複中表示，下一步，研究推動将氫氣内燃機納入其中予以支持；12月3日，工業和信息化部印發《“十四五”工業綠色發展規劃》，再次提出發展氫燃料燃氣輪機。

氫内燃機技術研發領域，以玉柴集團、康明斯、廣汽集團、一汽集團為代表的企業已經有了收獲。

其中，玉柴集團YCK05燃氫發動機采用了超稀薄清潔燃燒的技術路線、氫氣專用SCR後處理、進氣道高壓多點噴射、小慣量高效渦輪增壓器，熱效率達到42%，能廣泛應用于公交、市政、環衛、物流配送等場景。

“2020年，玉柴集團已經完成了50%熱效率内燃機的技術研發工作，預計在2024年7月份商用車第四階段油耗标準執行前後，50%熱效率發動機将實行量産。”玉柴集團表示。

值得注意的是，上述在氫内燃機領域展開布局的企業多以汽車零部件巨頭及車企為主，原因在于：車用内燃機作為我國碳排放“大戶”以及交通運輸的主要動力，面臨着雙碳目标下新舊動能轉換的“大考”，大部分汽車零部件巨頭及車企均加快了技術探索的步伐，而集合了“發動機＋氫能”基因的氫内燃機成為這些企業的重要突破點。

氫燃料發動機結構與現有内燃機相似，車企和内燃機企業可以發揮在内燃機方面的技術優勢，甚至保留整條内燃機産業鍊條，可以輕松地将氫内燃機裝配到現有車輛系統中，大多數零部件和軟件可以保持不變。因此，氫内燃機的研發推進，對主機廠具備極大的吸引力。

“作為氫燃料電池、動力電池及可再生天然氣動力鍊的補充，氫氣發動機項目将為運輸業實現可持續發展提供更多潛在的技術選擇。”康明斯副總裁、發動機事業部總工程師白納川（Jonathon White）認為。

挑戰與機遇并存

事實上，氫内燃機的發展曆史可以追溯到1997年。福特汽車在1997年啟動氫内燃機的開發工作，搭載其2.0L氫氣發動機的轎車車型在2001年發布；馬自達在2003年發布了雙燃料的Mazda RX-8 Hydrogen RE；寶馬在2005年量産了基于寶馬7系（E65）的12缸6L氫氣/汽油雙燃料發動機……

然而，當時由車企發起的氫内燃機革命似乎在2005年後經曆了漫長的“雪藏期”，直到近年才重新回歸各大車廠的視野：曼恩的第一台氫氣内燃機原型機已經在實驗室的台架上進行測試，道依茨的氫内燃機産品也已經可供預定；豐田在去年6月推出世界上首輛氫内燃機賽車後，于今年2月宣布開發氫燃料發動機，預計功率可達450馬力（約330kW）。

這波由車企發動的氫内燃機探索為何消退後又回歸？是什麼給了氫内燃機“複出”的希望？

首先從氫内燃機的工作原理來看，氫内燃機與天然氣發動機的零部件基本相似，包括缸體、曲柄、氣缸蓋、點火系統、安裝部件等。

由于氫氣自身的物理化學特點，氫燃料發動機空燃比控制、燃料噴射方式不同于天然氣和汽油發動機。氫氣更易燃，相比汽油發動機，氫燃料發動機更容易出現早燃、回火、爆震等問題，以及燒機油導緻的氮氧化物大氣污染排放等，是當時難以逾越的技術門檻。

此外，當年隻有車企“孤軍奮戰”氫内燃機研發，存在儲氫導緻的續航時間短、氫能技術設施不完善導緻的加氫難、供應鍊配套少等一系列問題。

如果說彼時的氫内燃機研發是各大車廠對于氫氣這種高熱值燃料的嘗試，那麼在當今全球綠色變革的大背景下，基于氫能的各路線動力解決方案的研發已經變成了車企和内燃機企業的迫切需求。

在近20年的時間裡，氫能在車用領域的利用方式衍生出了氫燃料電池和氫内燃機兩種技術路線，各有優缺點。

氫内燃機燃燒效率更低，續航、早燃、回火、爆震、污染物排放等問題仍待改進，但成本是目前的燃料電池價格的1/10甚至1/20。氫燃料電池相比氫内燃機化學能到機械能的能量轉換效率更高，而且省去了内燃機中的機油潤滑系統和散熱系統，但各環節降本之路依舊漫長。

就目前量産車來看，氫燃料電池技術發展更迅速，我國已經進入了氫燃料電池汽車的示範推廣階段，促進了氫能基礎設施的建設，以及氫能産業鍊的完善。這些也有利于氫内燃機的發展。

尤其對中重卡、船機、工程機械等高載荷和高功率密度應用來說，電動解決方案無法滿足其運行要求，氫内燃機或可以為這些應用提供新的零碳解決方案。

從用戶層面來看，由于外觀、聲音、工作方式都與大家熟悉的内燃機相似，且可靠性和耐用性可與柴油發動機相媲美。選擇裝配氫燃料發動機的車輛也是個不錯的選擇，可以避免投資一項全新技術引發潛在風險的擔憂。

客觀來看，在全球能源綠色化的大背景下，不同的動力路線擅長的領域和場景不盡相同，逐漸呈現出百花齊放的市場格局。

氫内燃機作為能夠實現傳統化石能源替代的可行性技術路線，已經引起了決策層、企業端、以及應用層面的重視。不過，目前業界還處于初步探索階段，未來前景如何還有待觀察。

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