关于丰田开始着手研发的 "氢气发动机 "的十个问题

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发表时间:2021-04-27 16:40
丰田汽公司于4月22日宣布,它将致力于开发氢发动机。其目是使发动机 "脱碳"。该发动机将被搭在同年5月21日至23日行的富士24小车辆上,其开工作将全面展开。丰田一直在大模生燃料(FCV),作使用气的车辆。他们为什么要开发氢发动机,与汽油发动机有什么区,有哪些技术问题?以下是你需要了解的情况的摘要。

问题1:丰田什么要开发氢发动机?
问题2:相比FCV的优势是什么?
问题3:   排出的气是否清
问题4:目前市上有发动机?
问题5:世界上的趋势是什么?
问题6:日本的研究水平高
问题7:技术难题是什么?
问题8:是否有技上的解决方案?
问题9:发动机是否有潜力?
问题10:加的基础设施将如何展?
问题1: 丰田什么要开发氢发动机?
次的新生在,世界各国朝着碳中和的方向展,以及欧洲和中国正在考推出新的汽车环保法估全生命周期的二氧化碳(CO2)排放量的背景下。使用可再生能源已成,焦点在于能源的体是气。



丰田公司正在开发动机的
发动机,像FCV一,原上不排放二氧化碳。另一方面,与FCV不同之在于,它发动机的延伸,有可能做到比FCV的成本更低。

而且,日本整会(JAMA)主席和丰田公司裁Akio Toyoda多次认为,能实现碳中和的不只是电动(EV),发动机的充分利用非常重要。发动机的展也符合JAMA的方向。

另外,在开发氢发动机的程中,丰田将利用小型跑GR雅力士的技发动机排量1618cc,与GR雅力士相同,是一个直列3缸中冷器涡轮。比中使用的气来自福岛县浪江的福岛氢能研究
问题2:相比FCV的优势是什么?
除了力系可能更便宜以外,也能使种燃料的售价降低。用于FCV的气很昂,其99.97%或更高,但用于发动机的度可以降低。气生的成本可以降低。
问题3:   排出的气是否清
发动机的,在高荷运行,燃应过程中会排放大量的氮氧化物(NOx)。但是,由于气具有很的可燃范,稀薄的混合气也能定地燃。据,如果发动机在空气量比(λ)=2或更高的情况下采用稀薄燃和大量气再循(EGR)相合的方式运行,氮氧化物的排放可以被抑制到几十到100ppm。

然少量的滑油会被燃,但是二氧化碳和碳化合物(HC)的排放量在几个ppm左右,可以排出的气接近于清
问题4:目前市上有发动机?
目前没有商化生发动机。去唯一商化生气汽是Hydrogen7,它是由宝公司在2007年生

它是一个排量6升的大型往复式发动机,在油箱中以液体而不是气体的形式搭。但是,瓶需要做得非常高,而且成本很高。目前,宝公司已停止了车辆售,并在气使用方面而使用FCV。




公司当在开发氢发动实验设备
问题5:世界上的趋势是什么?
发动机的利申数量来看,个数字在00年代中期达到峰,但近年来在欧洲一直在上升。主要是由于欧洲已开始将其工作重点放在能源上。

上,欧洲整制造商和零部件供商最近相继发布了他们对氢发动机的研究果。2020年4月,德国最大的零部件制造商博世在第41届会的力系的国上提交了一份关于发动机的研究文。

此外,2015年底从德国宝公司分离出来的技公司KEYOU,在会和德国汽术杂志MTZ上布了一个新开的用于大型商用发动机(排量:7.8L)的原型机。

根据KEYOU的法,未来的增喷氢发动机可能会在位排量的功率出和扭矩方面超柴油机。
问题6:日本的研究水平高
日本对氢发动机的研究由来已久,并累了大量的技,最得一提的是在20世70年代,已故的武藏工大学(现东京城市大学)前校和名誉教授古昌一极研究的发动机汽。Furuhama先生特努力解决早点火(回火)的问题发动机所特有的。此后,自达开发动机和其他原型
问题7:技术难题是什么?
除了需要一个超高压氢瓶之外,发动机本身也存在很多技术问题。尤其困问题之一是回火和冷却重。目前没有看到解决方案。

回火是指具有广泛的可燃范气和空气成的混合气,在与高温部件(如和排气)接触自燃。就是往复式发动机没有被广泛采用的原因之一。

发动机冷却失大的原因是,气混合气的流燃速度非常快,大是汽油的7.6倍,以至于当气燃火焰与燃室的壁面碰撞会非常烈。尽管混合气可以很好地燃到壁的表,但壁的表温度(温度梯度得很薄。由于与壁接触的火焰温度仍然很高,大部分的燃烧热量都逃到了燃室或气缸的壁上。这导致了大量的冷却失。
问题8:是否有技上的解决方案?
解决回火和冷却失的最有希望的解决方法之一是像柴油机那流火焰的散燃。使气在没有混合的情况下直接用高注入气缸,并压缩自燃。或者是,在注入气的同点燃火花塞,尽可能防止燃火焰与燃室或气缸壁碰撞也很重要。

最近关于散燃研究的代表性成果之一是 "PCC(Plume Ignition andCombustion Concept)",是一种用于大型商用发动机的新的燃方法,主要由产业术综合研究所(AIST)与川崎重工公司合作建立。它实现了高出功率、高效率和低氮氧化物。

注入燃室的流会在散之前的聚状被点燃和燃。通抑制火焰的壁面碰撞,可以减少冷却失。是一种可以被称点火散燃的方式。

过对喷射和点火隔的最佳控制以及EGR来减少氮氧化物。增加EGR可以降低燃温度并减少氮氧化物。此外,由于发动机没有混合,回火也不太可能生。尽管于研究段,但它已达到最大净热效率54%,氮氧化物排放量20ppm。
问题9:发动机是否有潜力?
2009年,自达向日本的政府机构以及公司租赁销售了Premacy Hydrogen REHybrid,是一种使用发动机作为专发电机的系列混合力汽发动机与燃料匹配,并具有不生回火的点。由于注入气燃料的房和燃烧氢气的房是不同的,注入气的房壁温度很低,不会早点燃。

自达的实验机中,气被直接注入气室,空气从被安装在气口的子外壳上的油器吸入。然后,混合气由子混合并移至燃室,在那里两个火花塞开始燃。燃的气体移到排气室并被排出。

便一下,被租出售的车辆有一个双燃料系,可以切到汽油射,这样,即使燃料用完,车辆也可以运行。
问题10:加的基础设施将如何展?
在基础设施方面,它与FCV兼容,可以利用相同的加站。然而,以低成本大量制,并在加站以低成本供的方法没有建立。解水是已知的利用可再生能源制的最佳方法,但它效率低下,需要大量的能。
此外,气站的建维护成本(5亿日元)很高,而且制成本被添加到售价格中。然而,在目前的气站,作政策,价格保持在1,000至1,100日元/公斤之,它的燃油经济性可与汽油混合相媲美,且价格相似。


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