油气两用汽车(大众油气两用汽车报价)

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H2+O2 → H2O，这可能是世界上最著名的化学反应之一。与氧气反应只燃烧水的氢气不仅孕育了地球上所有的生命，而且自从这种神奇的气体被人类发现以来，一直被视为待开发的完美“燃料”。一方面，氢气燃烧的产物只有水，不含任何有害物质，与化石原料或制造电池所需的金属相比储量巨大。另一方面，使用氢气作为内燃机的燃料也可以延长“旧”燃料发动机的寿命，这也可以大大减轻车企的R&D资金压力。想象一下，一辆GT跑车，声音很大，排气管却冒出了袅袅的蒸汽，让性能最高的Petrolhead和极端环保主义者同时“欣喜若狂”。也算是人类工业文明的极致浪漫吧。

事实上，除了近年来热度不减的氢燃料电池技术，搁置多年的氢内燃机再次进入全球车企的技术规划。作为全球首家氢燃料电池量产车制造商，丰田不仅在2021年推出了搭载氢燃料发动机的GR Yaris H2，Toutie的老板丰田章男也亲自上阵，驾驶同样动力的卡罗拉参加亚洲耐力赛事的“天花板”——日本Super Taik Yu Race系列赛。不久前，该公司和雅马哈在RCF V8发动机的基础上制造了一种性能更高的氢燃料内燃机。无独有偶，几乎在同一时间，雷诺也宣布计划于今年5月发布一款氢内燃机概念车。氢气会让内燃机复活吗？

不仅丰田在2021年推出了搭载氢燃料发动机的GR Yaris H2，Toutie老板丰田章男也亲自上阵，驾驶同样动力的卡罗拉参加了亚洲耐力赛事的“天花板”——日本超级Taik Yu Race系列赛。

氢内燃机简史

其实氢内燃机并不是什么新鲜事物。早在1852年，意大利工程师和数学家Eugenio Barsanti和液压专家Felice Matteucci设计并制造了世界上第一台以氢为动力的二冲程卧式发动机。人类第一次将氢能应用于陆地交通工具，甚至比现代内燃机汽车还要早。1807年，瑞士发明家弗朗索瓦·伊萨克·德·里瓦兹(Francois Isaac de Rivaz)在一辆马车上安装了一台泵发动机，这台机器的动力源是氢气。有趣的是，虽然这种发动机的功与现代内燃机相差甚远，但用来点燃混合气的火花却非常先进，一直沿用至今。

瑞士发明家弗朗索瓦·艾萨克·德·里瓦兹(Francois Isaac de Rivaz)发明的氢内燃机虽然与现代内燃机相差甚远，但用来点燃混合气的电火花却非常先进，一直沿用至今。

随着汽车的发明和普及，工程师们一直没有停止对氢内燃机的探索。1941年，纳粹德国开始疯狂的“巴巴罗萨”计划，大举进攻苏联。不久，列宁格勒被德军包围，并切断了石油供应。为了保证物资的运输，鲍里斯。Shelishch是苏联红军的嵌入式工程师，他将GAZ-AA军用卡车的发动机改为氢燃料。在证明其可行性后，10天内改装了200辆同型号卡车。根据当时记录的有限数据，这些卡车不仅能正常工作，而且比烧汽油时更经济高效。

早期氢最成功的商业应用是20世纪初的载人飞船。飞艇的原理类似于热气球。由于氢气的密度远低于空气体，只要冲入足够容积的气囊，就可以驱动一个可以容纳几十人的机舱。

在此之前，氢最成功的商业应用是20世纪初的载人飞艇。飞艇的原理类似于热气球。由于氢气的密度远低于空气体，只要冲入足够容积的气囊，就可以驱动一个可以容纳几十人的机舱。飞艇可以垂直起降，不需要额外建设机场，发动机作为动力源也不需要太多动力。所以在早期的航空空行业，大型载人飞艇相对于早期的飞机有着绝对的优势。即使在20世纪30年代中期，乘齐柏林飞船漂洋过海到美洲旅行也成为了欧洲上流社会的时尚，但氢气易燃且不可控的化学特性也为飞艇埋下了隐患。随着1937年著名的“兴登堡空困难”，飞艇的安全性受到公众和航空空从业者的质疑，从此销声匿迹。

从1974年到1990年，东京城市大学(前身为武藏工业大学)先后建造了10辆以氢为燃料的实验车(图为1990年在日产300ZX的基础上建造的实验车武藏8号)。

自20世纪70年代以来，随着两次石油危机的爆发，更多的汽车公司和科研机构将氢燃料内燃机的研发提上日程。从1974年到1990年，东京城市大学(前身为武藏工业大学)先后建造了10辆以氢为动力的试验车。他们不仅深入研究了氢动力二冲程、四冲程发动机的可行性，还对点火和进气方式、燃烧能效等进行了大量实验。1977年，一辆由美国发明家罗杰·比林斯(Roger Billings)设计和改装的凯迪拉克赛维轿车甚至被用于新总统吉米·卡特(Jimmy Carter)的就职游行中，旨在向公众展示其氢燃料-汽油两用发动机。

1979年，宝马推出了第一辆液氢燃料双燃料汽车520h。这款车不仅搭载了搭载缸内直喷技术的3.5L发动机，还在氢燃料储存方面取得了突破。采用超保温材料包裹的低温储罐，提高了驾驶安全性。

与此同时，在氢内燃机的发源地欧洲，车企也没有停止探索。1979年，宝马推出了第一辆液氢燃料双燃料汽车520h。这款车不仅搭载了搭载缸内直喷技术的3.5L发动机，还在氢燃料储存方面取得了突破。采用超保温材料包裹的低温储罐，提高了驾驶安全性。此后，宝马在历代7系车的基础上，陆续推出氢动力汽车。甚至在2007年，宝马在(E65)760汽车的基础上，小批量生产了100辆“氢7”汽车，提供给电影明星、企业家等公众人物，推广氢内燃机技术。从上世纪80年代开始，奔驰等车企也做了氢内燃机可行性的相关研究和实验。

2007年，宝马小批量生产了100辆基于(E65)760轿车的“氢7”车型，并提供给电影明星、企业家和其他公众人物，以推广氢内燃机技术。

由于氢能在化学性质上与化石燃料相似，所以对于传统车企来说，氢内燃机只能在现有发动机的基础上稍加改造，比如燃油供给系统、火花塞、发动机内部密封件等。它不是像纯电、燃料电池等其他新能源形式。，这些都需要车企在研发上“另起炉灶”，此外，据统计，氢内燃机的整体R&D成本仅比同排量的燃油发动机高15%左右，成本优势明显。

从上世纪80年代开始，奔驰等车企也做了氢内燃机可行性的相关研究和实验。

此外，在目前的技术条件下，大多数氢燃料内燃机都具有各种燃料适应性。它们不仅可以使用纯氢作为燃料，还可以使用氢和天然气、氢和其他燃料的混合燃料。而且由于氢气的物理性质，氢燃料内燃机无需担心冷启动、积碳等传统内燃机的顽疾。在很多业内人士看来，氢内燃机是未来减少对石油依赖的重要途径。既然如此，氢燃料内燃机的汽车为什么不能落地？

氢内燃机简史

但是昂贵低效的氢气并没有想象中的美好。

虽然原理相似，但氢气作为燃料的燃烧特性却大相径庭。氢气的热值约为汽油的三倍，燃烧过程极快，导致氢燃料内燃机中的混合气在进入燃烧室之前很容易被提前点燃。把燃油发动机换成氢气，跟按规范给汽车加燃点更低的92号汽油差不多。爆震、回火等现象不可避免，不仅影响动力性能，长此以往还会造成发动机内部损伤。

氢7的V12发动机，保留了原有的缸内直喷系统，同时改装了300MPa高压气体喷嘴，还配备了点火能量更强、耐高压的特殊火花塞。

另外，虽然氢的质量能量密度高，但是体积能量密度低。与汽油和氢气相比，像全麦饼干和棉花糖，同样重量的话，棉花糖提供的热量肯定比饼干高很多；但是，它的结构比饼干要松散得多。吃同样体积的两种食物，饼干提供的饱腹感比棉花糖多得多。这样的物理特性给氢燃料内燃机带来了两个难题。一个是与传统内燃机相比，燃油供给系统必须在高速或重载条件下为发动机提供更多的燃油。据此，大多数厂家都专门设计了氢内燃机。比如氢7的V12发动机，保留了原有的缸内直喷系统，同时改装了300MPa的高压气体喷嘴，还配备了点火能量更强、耐高压的专用火花塞。马自达的氢转子发动机采用了更极端的双氢喷射器设计。

为了保证在高负荷下有足够的氢气输送到发动机中，马自达的氢转子发动机采用了双氢气喷射器。

即便如此，同等条件下氢气进入气缸，气缸内的气体大约是汽油的15 ~ 30倍，所以大部分氢内燃机与改装前的燃料发动机相比，仍然存在巨大的动力差距。以宝马的氢7为例。这款车的V12发动机只能提供191kW(260马力)的最大功率和390Nm的最大扭矩。相比之下，其普通版本的最大功率为327千瓦(445马力)，最大扭矩为600纳米。不仅如此，马自达的技术研发高管在谈到氢燃料内燃机时，不止一次表示“与直驱汽车相比，这种发动机更适合作为增程型电动汽车的增程器。”

低温保存环境对于加氢站的大型设备来说仍然是一个很大的挑战，对于在车辆上安装储罐来说简直是一个“不可能完成的任务”。

其次，氢气体积能量密度低也带来储存问题。如果要保证搭载氢内燃机的汽车拥有和燃油车一样的续航里程，就必须通过低温高压处理将氢转化为液体，这样才能在更小的体积内储存更多的氢。这样的保存环境对于加氢站的大型设备来说还是一个不小的挑战，对于车上的储罐来说简直是“不可能完成的任务”。目前的解决办法是在加氢罐外加一层保温层，尽量防止氢气因热膨胀而溢出。即便如此，效果也相当有限。以氢7为例。这辆车的说明书上写得很清楚:“氢气在油箱里的储存期只有12天。如果这段时间不使用，加热后变成气态的氢气会通过安全阀自行溢出。”

如果连续12天不使用，宝马氢7储氢罐中的氢气会通过安全阀完全溢出。

对于很多氢内燃机来说，“氢脆”也是一个亟待解决的技术难题。几乎所有的金属材料在含氢介质中长期使用时，都会发生吸氢或渗氢现象。通俗的解释是，金属中会残留少量的氢，一旦这些氢受热膨胀，就会导致相关零件变形甚至断裂。这对于长期工作在高温高压下的发动机来说，显然是无法接受的。

几乎所有的金属材料在含氢介质中长期使用时，都会发生吸氢或渗氢现象。通俗的解释是，金属中会残留少量的氢，一旦这些氢受热膨胀，就会导致相关零件变形甚至断裂。

更重要的是，H2+O2 → H2O的反应只发生在理想纯氧状态下。事实上，氢内燃机在高温下工作时，发动机中的氢气必然会与空气体中的氮气发生反应，生成NOX，这也是空气污染的主要成分。为了减少污染，氢内燃机还需要在排气端增加EGR废气循环和催化转化器等附加装置。

为了减少污染，氢内燃机还需要在排气端增加EGR废气循环和催化转化器等附加装置。

最后，由于其市场份额较小，加氢站等能源补充的配套设施在世界范围内仍不完善。而且目前工业制氢的主要方式仍然是天然气、煤炭等化石燃料的分解。这个过程不仅成本高，而且会产生大量的主要温室气体——二氧化碳，而这正是所有新能源汽车都在努力避免的。当然，氢本身带来的上述问题也困扰着另一种依赖氢对的新能源形式——氢燃料电池。

摘要

目前，越来越多的车企出于成本考虑，放弃了氢燃料电池的研发。更低的技术门槛和明显的成本优势，氢内燃机这个“古老”的发明再次被带入传统车企的视野。虽然现在说这项技术是否会让内燃机起死回生还为时过早，但对于那些怀念轰鸣倔强的内燃机的“老派粉丝”来说，拥有无限可能的氢内燃机仍然是与未来世界和解的最好机会。

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