在全球减排的重压之下，汽车行业加速向电动化转型，内燃机面临退出历史舞台的可能，但如果真的淘汰，又会造成巨大的资源浪费。因此，行业在积极寻找第三种技术路线，既能够减排，又可以充分利用现有的内燃机工业基础。在这其中，氢内燃机重新进入了人们的视野。
近日，丰田、日野、五十铃、电装、商用日本伙伴关系技术公司(CJPT)5家企业联合宣布，将共同启动面向大型商用车的氢内燃机的规划和基础研究工作，从而进一步激发内燃机的应用潜力，并将其作为实现碳中和的路径之一。
丰田一力主导，本田举否决牌
很明显，此次合作由丰田主导，参与方都是丰田系或与之有合作的企业。其中，日野由丰田控股，五十铃与丰田在资本和技术层面都有合作，电装的大股东是丰田。至于CJPT，则是一家日本商用车领域的合资公司，由丰田控股60%，日野、大发、五十铃、铃木各自持股10%。
当前，在氢能应用领域，主要有两种发展路线：氢燃料发动机和氢燃料电池。这两种，丰田都有涉猎。其中，在氢燃料电池车领域，丰田推出了乘用车Mirai，并与日野合作推出了氢燃料电池巴士。
至于氢燃料发动机，其研发于2016年秘密开始，丰田已将其应用在赛车领域。去年4月，丰田公布了正在开发的氢燃料发动机，并将其搭载到卡罗拉赛车上，参加了去年5月举行的富士Super Tec 24小时耐久赛。掌门人丰田章男当时对外解释道，希望通过严苛赛事考验来挖掘氢燃料发动机的潜力，之所以参加24小时耐久赛，是因为仅3～4小时的一般赛事强度不够。为了向外界展示氢能的安全性，丰田章男还作为车手亲自参赛。
不过，氢燃料发动机距离大规模生产还有很长的路要走，丰田一直没有公布具体的量产时间表。即使是此次官宣的联合研发，也没有给出具体的目标期限。
再看日系三巨头中的另外两家，本田和日产。本田此前一直积极开发氢燃料电池车，但在看到短期大规模推广无望之后，便转向了电动汽车领域。本田CEO三部敏宏还于今年年初对外透露，本田曾对氢内燃机的可行性进行大量研究，并在10年前得出结论：由于技术原因，以氢为燃料的汽车内燃机不会成为未来的主流。日产则一直聚焦纯电路线，但接手其西班牙巴塞罗那工厂的零部件厂商邦奇计划进军氢能源领域，并将氢燃料发动机系统搭载于日产纳瓦拉皮卡上。
氢内燃机重新升温
值得注意的是，氢内燃机并不是近期兴起的新技术。早在1841年，英国颁发了第一个用氢气氧气混合气工作的发动机的专利。20世纪初也有人进行过氢内燃机燃烧过程的研究。20世纪70年代，由于石油危机，氢内燃机有过一小波研究高峰，之后不了了之。到了20世纪末，为了减排，氢内燃机被重新拾起，部分车企及零部件厂商推出了一些概念产品。其中，宝马推出不止一款概念车，直到2007年，一款迄今为止最接近量产的氢内燃机汽车Hydrogen 7出现了，但200公里的续航和百公里加速近10秒的动力性能令宝马失望，仅生产了100辆，之后戛然而止，宝马近年来也转向了氢燃料电池技术。
在中国，中国内燃机学会副秘书长、工信部甲醇汽车试点专家组秘书长魏安力告诉《中国汽车报》记者，改革开放之后，高校学者开始了对氢内燃机的研究，而2020年10月，由中国内燃机学会牵头召开了“氢能转子发动机关键技术论证会”，之后各方掀起了探索研究热潮。一汽红旗去年推出了氢内燃机并点火成功。
最近一段时间，多家头部商用车企业及零部件企业集中发布氢内燃机研发成果。6月8日，一汽解放称，其自主研发的国内首款重型商用车缸内直喷氢气发动机成功点火并稳定运行。6月15日，中国重汽、潍柴联合发布氢内燃机重卡，搭载潍柴开发的13L氢内燃机。7月6日，上汽集团旗下动力新科宣布其首台直喷式氢气发动机点火成功。
对此，天津大学教授姚春德在接受《中国汽车报》记者采访时表示：“从燃烧这个角度来看，点火成功，说明燃烧没有问题了。但是，从发动机的成熟度来看，目前业内还没有进行耐久试验，没有做过长期考核。要走向市场化、商业化，必须要做耐久试验，要有一系列严酷条件下的考核，例如高温、高寒、高原测试，商用车更要考核这些。点火成功只是第一步。”
从全球来看，欧美商用车巨头也有类似动作。今年5月，康明斯对外展示了一款15L氢内燃机，之后在6月宣布加入氢能发动机联盟，而该联盟成立于今年1月，成员还有博世、戴姆勒卡车、卡尔斯鲁厄理工学院等。
商业化尚待时日
氢内燃机的优势很明显，很重要的一点是可以借用现有的内燃机产业链，不需要做出过多改变就可实现减碳。无论是成本还是技术实现难度都低于氢燃料电池。不过，氢内燃机的推广是存在一些难题的。
“氢内燃机还有很多技术难题和挑战需要解决，一是氮氧化物排放非常高，对后处理系统要求较高，会带来高成本;二是整个燃料喷射系统在密封、高压等方面挑战较大;三是氢很容易‘逃逸’，对于密封性要求较高。”魏安力告诉记者。
另外，氢内燃机的商业化还面临着一些与氢燃料电池相同的障碍，压缩氢气价格昂贵，加氢站设施不足等。“企业方面开发氢或者氨燃料发动机，表示他们在科技创新方面做了一些工作，但一项新的技术能否产业化，还受到很多因素影响，例如，如果氢燃料发动机大规模推向市场，氢从哪里来?”姚春德指出。
事实上，对于制氢问题，魏安力告诉记者，目前国内有企业在探索甲醇在线制氢的方式，可以考虑让氢内燃机汽车直接搭载甲醇燃料及制氢设备，在线制氢并供给车辆，而无需加氢。当然，这种方式还在探索阶段，还没有大规模应用。
目前，国内外对于氢内燃机的探索主要集中在商用车上。“对于是否发展氢燃料，国际上有不同意见，宝马很早就研发氢内燃机，后来放弃了。那么我国为什么将其用在商用车上?主要是考虑到如果商用车使用电池，是不现实的，电池太贵，至于在乘用车领域，电动汽车技术大行其道。我国将氢燃料电池和氢内燃机都押宝在了商用车上。”姚春德告诉记者。
不过，与氢燃料电池不同，氢内燃机尚不在补贴范围内。为了氢内燃机技术早日投入使用，相关企业在积极争取政府的支持。今年两会期间，全国人大代表、广西玉柴机器股份有限公司新品试制装配工段工段长许燕妮建议，尽快出台和完善氢内燃机政策法规。全国人大代表、吉利商用车集团首席科学家刘汉如建议，将氢内燃机同样纳入氢能发展战略并设立专项。
从各家企业目前情况来看，国内外氢内燃机产业尚处于早期开发阶段，其作为落实“双碳”目标的技术路径之一备受期待，但要真正实现商业化，还有很长的一段路要走，合理的政策鼓励和支持或是不可缺少的推动因素。(张冬梅)
