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隨著可用的電動(dòng)汽車(chē)在市場(chǎng)上的崛起，以及世界各地的市場(chǎng)逐步淘汰化石燃料汽車(chē)，你會(huì)認(rèn)為內(nèi)燃機(jī)的時(shí)代即將結(jié)束，然而歷史很少如此一成不變，新技術(shù)的目標(biāo)是讓內(nèi)燃機(jī)存活一段時(shí)間。
豐田即將推出的基于卡羅拉運(yùn)動(dòng)的氫燃料賽車(chē)。
這一領(lǐng)域最有趣的技術(shù)之一是氫燃燒內(nèi)燃機(jī)。燃料電池技術(shù)通過(guò)特殊的膜將氫與氧結(jié)合以產(chǎn)生電力，與此相反，這些發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是老式的方式——燃燒。豐田最近一直在探索這項(xiàng)技術(shù)，并宣布一輛使用三缸氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的賽車(chē)將參加今年的富士超級(jí)ＴＥＣ ２４小時(shí)比賽。
氫發(fā)動(dòng)機(jī)？
氫燃料引擎的好處在于，與燃燒化石燃料不同的是，燃燒氫產(chǎn)生的排放物非常清潔。在純氧中燃燒氫氣只產(chǎn)生水。當(dāng)在大氣中燃燒時(shí)，結(jié)果基本相同，只是產(chǎn)生少量的氮氧化物。因此，有很大的動(dòng)力去探索用氫來(lái)替代現(xiàn)有的交通燃料。這是一種潛在的方法，可以減少污染的同時(shí)避免電池技術(shù)帶來(lái)的長(zhǎng)時(shí)間充電的麻煩。
氫燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的基本原理與任何汽油發(fā)動(dòng)機(jī)基本相同。事實(shí)上，幾乎任何現(xiàn)有的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)都可以轉(zhuǎn)化為氫氣驅(qū)動(dòng)，只需將燃油噴射器替換為適合注入氫氣的部件即可。然而由于主要可燃混合物的氫和空氣缸占用更多的空間，否則氣缸將用于空氣，假設(shè)氫氣在進(jìn)氣閥關(guān)閉前被注入，與燃燒汽油的同一發(fā)動(dòng)機(jī)相比，功率輸出將減少２０－３０％。
低技術(shù)含量的氣體氫預(yù)混進(jìn)氣的方法降低了潛在的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率。從理論上講，直接噴射法可以使氫燃燒設(shè)計(jì)產(chǎn)生的功率相當(dāng)于類(lèi)似汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的１２０％。
但是，可以采取措施來(lái)抵消這一點(diǎn)。通過(guò)從一開(kāi)始就設(shè)計(jì)使用氫燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)，壓縮比、燃燒室設(shè)計(jì)和噴射方法等都可以?xún)?yōu)化以適應(yīng)氫燃料。例如，采用直接噴射技術(shù)，在進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉后將氫氣噴射到燃燒室，可以顯著提高氫發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。這是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)在進(jìn)氣沖程時(shí)產(chǎn)生了真空，吸入１００％的空氣，而不是３０％的空間被化學(xué)計(jì)量混合物中的氫所占據(jù)。
在氫發(fā)動(dòng)機(jī)成為主流之前，還有一些工程問(wèn)題有待解決。同樣的雞和蛋的分配問(wèn)題也影響著燃料電池汽車(chē)；在缺乏加氫站基礎(chǔ)設(shè)施的情況下，氫動(dòng)力汽車(chē)仍然難以銷(xiāo)售。此外，還有曲軸箱通風(fēng)問(wèn)題，即氣態(tài)氫通過(guò)活塞環(huán)時(shí)可能在曲軸箱內(nèi)點(diǎn)燃，以及在進(jìn)氣中預(yù)混氫氣的系統(tǒng)中出現(xiàn)回火問(wèn)題。然而，這些問(wèn)題都不是不可解決的，解決它們更多的是常規(guī)的工程努力，而不是藍(lán)天研究。
值得注意的是，雖然氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)比化石燃料發(fā)動(dòng)機(jī)要清潔得多，也不排放任何二氧化碳，但由于沒(méi)有活塞環(huán)是完美的，在燃燒過(guò)程中仍有微量的潤(rùn)滑油。顯然，這不是氫燃料電池的問(wèn)題。
總的來(lái)說(shuō)，與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)相比，氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)看起來(lái)并不出眾。唯一的主要區(qū)別是燃油噴射方法。
豐田的參賽車(chē)型將是一款基于豐田花冠運(yùn)動(dòng)（Ｔｏｙｏｔａ Ｃｏｒｏｌｌａ?。樱穑铮颍簦┰O(shè)計(jì)的三缸發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē)，計(jì)劃參加一場(chǎng)２４小時(shí)耐力賽。雖然ＹｏｕＴｕｂｅ上的一段關(guān)于氫引擎的視頻似乎暗示，發(fā)動(dòng)機(jī)使用的是端口噴射，而不是直接噴射，但并沒(méi)有太多的東西需要引爆。這并不奇怪，因?yàn)閰①愖髌繁举|(zhì)上是一個(gè)提高氫燃料汽車(chē)外形的技術(shù)演示，而不是竭盡全力用氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生最高可能的動(dòng)力。
然而，豐田并不是唯一一家正在試驗(yàn)這種技術(shù)的公司。馬自達(dá)的努力導(dǎo)致ＲＸ－８氫ＲＥ，運(yùn)動(dòng)雙燃料Ｗａｎｋｅｌ發(fā)動(dòng)機(jī)能夠燃燒汽油或氫作為需要。少量的車(chē)輛在不同的地方租用，并有適當(dāng)?shù)奶畛浠A(chǔ)設(shè)施。
寶馬的氫７采用了雙燃料Ｖ１２，從２００５年到２００７年在有限的市場(chǎng)上銷(xiāo)售。
寶馬甚至制造了一款配備６．０升雙燃料Ｖ－１２發(fā)動(dòng)機(jī)的７系豪華轎車(chē)。然而，與純汽油驅(qū)動(dòng)的車(chē)型相比，這款發(fā)動(dòng)機(jī)放棄了一些性能，而且僅在２００５年至２００７年期間限量發(fā)布。
寶馬（ＢＭＷ）和馬自達(dá)（Ｍａｚｄａ）等早期項(xiàng)目引起了極大興趣，但市場(chǎng)的真正需求卻很少。高昂的價(jià)格加上基本的氫儲(chǔ)存技術(shù)，再加上幾乎完全缺乏基礎(chǔ)設(shè)施，意味著這種汽車(chē)對(duì)普通駕駛者來(lái)說(shuō)不是一個(gè)好玩意。
雖然之前的氫內(nèi)燃機(jī)實(shí)驗(yàn)都失敗了，但不斷推動(dòng)開(kāi)發(fā)更好的氫儲(chǔ)存和加氫站，以及性能更好的發(fā)動(dòng)機(jī)，可能會(huì)在未來(lái)看到一些希望。然而，與現(xiàn)有的電動(dòng)汽車(chē)的競(jìng)爭(zhēng)將是一場(chǎng)艱苦的戰(zhàn)斗，電動(dòng)汽車(chē)在基礎(chǔ)設(shè)施競(jìng)賽中有著巨大的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，在人們的思想和觀念上也是如此。
