中重型商用车作为交通领域的主要碳排放源,以3%的市场保有量释放了37%的汽车总碳排放量。随着“双碳”目标的不断推进,商用车动力向低碳、零碳转型势在必行。国内多家车企启动前瞻研究,寻找低碳、零碳解决方案。东风商用车有限公司选择的道路是推动氢气、氨气、甲醇等多能源路线并进,完成多个技术路线布局。
在本届科技创新周上,东风商用车展示了在“双碳”目标下的减碳技术路线研究成果——氨氢发动机、氨柴发动机,这两台半人高的“大家伙”可以实现低碳、甚至零碳排放。
■东风商用车减碳技术路线研究成果备受关注
“做讲解员的这几天,我们被问到最多的问题,就是为什么选择走氨能源路线,以及这两台发动机的应用场景,对比燃料电池有哪些优势。”东风商用车技术中心讲解员告诉记者。
为什么选择氨燃料路线,这还要从氨和氢的特性说起。氢和氨都是未来的零碳燃料,氢的燃烧速度快、可燃极限宽、点火能量需求低,但容易泄漏,对储存容器要求高,易发生爆震;氨易液化,便于存储、运输,但是难以点燃、火焰传播速度慢。如果能将二者优势融合,则能应对单一氢能利用在运输、存储、车载、安全、成本等方面的技术挑战。
为此,东风商用车以东风龙擎天然气发动机为基础,探索氨氢燃料路线。针对氢燃料特点,基于DDM3.0自主控制系统,实现了氢气的精准喷射和点火,解决了氢发动机的回火问题;采用了冷型火花塞,解决氢气异常燃烧问题;结合东风商用车独有的低摩擦和低功耗附件先进技术、抗机油乳化先进技术,以及防氢脆、氢泄露关键技术,打造出氢发动机。又集成了进气道氨气喷射系统,将氨裂解制氢,用氢气引燃氨气,实现氢氨融合燃烧;优化燃烧系统设计,提高发动机热效率,实现稳定高效的燃烧,打造出氨氢发动机。配上氨后处理系统,可实现净零排放。
■氨氢发动机
“试验结果显示,这台氨氢发动机的动力性与原天然气发动机的动力性相当。未来,在长途干线物流领域大有可为。”讲解员介绍,氢燃料电池对氢气浓度要求高,需达到99.999%,比起燃料电池,氨氢发动机对氢气的纯度要求低得多“不挑食”,此外,氨氢发动机可以应用已有的发动机生产线,因此制造成本更低。
■氨柴发动机
而在氨柴发动机方面,东风商用车以东风龙擎DDi13柴油发动机为基础机,进行正向开发。基于DDM3.0自主控制系统建立了扭矩模型,通过双燃料执行器的协调控制,用柴油喷雾引燃氨,实现了柴油/氨气双燃料模式,在达成现有国六产品特性的同时,保证了扭矩的稳定输出。增加氨燃料供给系统集成开发及控制技术,和氨后处理匹配开发控制技术,优化燃烧系统和空气系统,使动力性与原机相当,降碳50%。
如今,东风商用车对氨氢燃料的研究和技术储备处于国内领先行列,2022年3月28日,东风商用车与清华大学联合开发的国内首台氨柴车用重型发动机成功点火。同年9月,东风商用车联合华中科技大学研发的“龙擎·自主控制系统氢发动机”成功点火。
满足国内多样化的场景用车需求,不仅技术路线要多样,还要落实到实际应用。当前,东风商用车正加大科技创新成果转化,着力实现氨氢发动机的商品化,与此同时,积极推动基于国七预测排放标准的技术预研、甲醇发动机整车完成示范运行等全面技术的探索和布局,以高水平自立自强,为推动“双碳”目标实现增添东风力量。
(记者 江唯唯 文/图 责任编辑 王欣然)