2024年5月27日卡車技術前線消息,第45屆國際維也納汽車研討會所涵蓋的主題包括新發(fā)動機概念和減排、動力傳動系統(tǒng)技術、動力傳動系電動化、混合動力技術、燃料、電池技術、燃料電池技術和氫發(fā)動機（氫內(nèi)燃機）。

康明斯P2混合動力卡車

Cummins的一篇論文研究了P2混合動力卡車在2030年和2035年幫助滿足歐盟重型卡車二氧化碳減排要求的潛力。

從一輛5LH（4×2，鉸接式牽引車）車輛開始，該車輛的二氧化碳排放量非常接近2019年5LH長途運輸車型行業(yè)平均水平，并安裝了一臺支持歐7的康明斯X10發(fā)動機，檢查了P2（并聯(lián)）混合動力車的各種配置，該混合動力車配有不同規(guī)格的電機（75-250千瓦）和電池（25-200千瓦時），如下圖所示。    

具有不同混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的5LH牽引車的油箱到車輪二氧化碳排放量和百分比改進

雖然在2035年需要一定程度采用純電動車輛（至少25%的純電動汽車），但2030年要求可通過檢驗的最強混合動力配置（250千瓦電動機，200千瓦電池）滿足。

然而，與純電動汽車相比，混合動力汽車的年運行成本更高，僅略低于純柴油卡車。混合動力車和純電動汽車的運行成本差異取決于柴油/電力價格比。如果該比率較低（1.28歐元/升，0.20歐元/千瓦時），則純電動汽車的年度成本優(yōu)勢僅低約10%，且僅限于較低的年度服務成本。對于更高的成本比（1.40歐元/升，0.12歐元/千瓦時），純電動汽車的年優(yōu)勢可能高達40%。

西南研究院火花點火PFI氫內(nèi)燃機

SwRI介紹了基于2024 Cummins X15N天然氣發(fā)動機開發(fā)的火花點火PFI氫重型發(fā)動機的工作。氫燃料版本不使用EGR，使用Superturbo代替渦輪增壓器（turbocharger），使用真空泵的主動式CCV，并保留了點火系統(tǒng)。    

實現(xiàn)了42%的峰值效率，并且在發(fā)動機的負載工作范圍內(nèi)效率保持在40%以上。后處理系統(tǒng)正在整合過程中，由OC+尿素SCR+ASC+PF組成，但現(xiàn)在似乎已經(jīng)完成，最近的一項公告證明，發(fā)動機在老化催化劑的情況下表現(xiàn)出0.008 g/bhp-hr的Nox排放。

西港、斯堪尼亞HPDI氫內(nèi)燃機    

Westport和Scania介紹了在Westport的HPDI燃料系統(tǒng)中使用氫氣的最新結(jié)果。

去年，他們表明，斯堪尼亞CBE1歐V發(fā)動機在A75氫運行點可以實現(xiàn)51.5%的BTE，而發(fā)動機的變化最小。

采用氫燃料的歐VI CBE1發(fā)動機，使其與柴油發(fā)動機的NOx排放量相匹配，在重型卡車的典型運行工況下，效率超過49%，在接近48%的BTE下，最大扭矩為900轉(zhuǎn)/分。在A75點處實現(xiàn)了52.02%的峰值效率。

更高的效率是可能的，但以更高的發(fā)動機輸出NOx為代價。當使用氫氣運行時，在低負載和中等負載下的排氣溫度較低，并且可能需要重新匹配渦輪增壓器以實現(xiàn)后處理系統(tǒng)所需的排氣溫度。

對斯堪尼亞發(fā)動機進行氫氣測試，預噴量約為6-7毫克/沖程，以確保穩(wěn)定運行并避免任何潛在的失火。模擬結(jié)果和測試表明，引燃量可以降低到約2 mg/次噴射（引燃能量比（Pilot Energy Ratio）為2-3%），但可能需要改變噴射器引燃孔（pilot hole）配置并進行進一步的噴射器改進。天然氣HPDI發(fā)動機的引燃量在整個WHTC循環(huán)中約為5%。

氫氣測試結(jié)果是在560 hp/2800 Nm的標定下進行的，但在不超過發(fā)動機機械或熱邊界的情況下，600 hp/3000 Nm應該是可能的。          

Sandia實驗室-氫內(nèi)燃機早燃研究

桑迪亞國家實驗室（Sandia National Laboratories）了最近關于了解氫燃料發(fā)動機提前點火（pre-ignition）的工作。

結(jié)論是，熱點（hot-spot）和燃燒殘留物不太可能是提前點火和回火（back-fire）的主要原因。關于油誘導（oil-induced）的提前點火，氫氣顯著抑制貧燃料的充分混合的碳氫化合物混合物的自燃反應，但隨著碳氫化合物當量比的增加，這種影響不那么明顯。發(fā)動機燃燒室中油滴的蒸發(fā)可能會在油滴表面附近產(chǎn)生具有高碳氫化合物當量比的長時間持續(xù)區(qū)域，但需要進一步測試來探索其影響。