 上个月我们刚刚分享过以丰田系车企马自达、斯巴鲁等牵头，雅马哈以及川崎重工作为实力外援的豪华合作阵容下，以雷克萨斯RC F那台2UR-GSE 5.0L V8为基础，开发的以氢为燃料的V8内燃机。然而这条把烧油变成烧氢的内燃机发展道路中，前者似乎并不孤单，福特就在近日提交了针对以氢为燃料的涡轮增压内燃机的相关技术专利。  （文章配图除该专利图外，都与该技术无关） 福特在如今的汽车电气化格局下陪跑丰田的氢燃料内燃机，多少让人有点意外。毕竟丰田系车企对电气化的转型一直态度扭捏，却热衷于氢燃料的各种应用形式。相反，福特作为传统印象中大排量、大马力的美系品牌，在电气化路径上丝毫不含糊。就连自家的经典图腾Mustang、F-150，也都纷纷“带电”，并且Mustang Mach-E、F-150 Lightning从产品力和口碑上，确实没有辜负福特的期待。不过福特除了深挖电气化，这次又跑到内燃机里捣鼓了啥呢？  首先福特这次提交的专利只包含内燃机燃烧，以及控制氢气混合物的办法等维度，并非整台发动机都是专利。也就是说福特的氢内燃机技术目前暂未明确具体的性能参数，或者说是由哪一款对应的燃油发动机改造而来。不过从专利中，我们也能窥测出很多与丰田系那台路径不同的设计，以及明确部分氢燃料内燃机中有可能的主流问题解决办法。 双进气阀带来稀薄燃烧首先，福特的氢内燃机技术基于涡轮增压形式而来，这反衬了我们此前对于丰田系氢内燃机的部分技术猜想。即为了克服氢燃料的活跃特性，借助氢燃烧产生的特殊尾气——氮氧化物，将其回流到进气环节中，有效降低混合燃烧气体中的含氧量，实现对氢燃烧中内燃机早燃、回火现象的抑制。  在当时的猜测中，我们也表示过这种技术处理，需要极为精密的计算，以及复杂的导流结构，还会容易导致功率降低，甚至是燃烧不完全的副作用。结果1个月之后，福特就向我们展示了解决方案。首先，涡轮增压天然就是成熟的导流结构，其次福特想要的效果似乎更多。 根据公布的专利，福特可能会通过双控制阀，来实现对进气门以及涡轮废气导流的控制。在发动机扭矩输出较小的工况下，减少含氧量高的新鲜空气输入，提升涡轮废气的导入。反之，控制结构相反即可。当然，这其中是复杂的运算过程和调校功底。  理论上福特该技术路径下的氢燃料内燃机lambda值，可以从小于等于1，一直提升至大于等于2。换算成空燃比的话，意味着发动机内将有至少68份空气，对应1份氢燃料混合物，而氢气的理论空燃比大约为34。 不过就像汽油内燃机理论空燃比14.7一样，实际应用中，为了追求更好的燃油效率，厂家们也在不断提升空燃比。比如马自达压燃发动机的空燃比，就能够达到36.8比1。而氢燃料的活跃性意味着它在空燃比上的潜力比汽油更大。理论上做到100比1以上的空燃比，并非难事。 高压直喷，复活大缸径万转机头？福特本次专利的另一核心点，在于氢燃料的缸内直喷技术。高压直喷同样是燃油时代提升动力以及经济性的通行技术。据悉，采用该直喷技术提供氢燃料，能够相比同等汽油发动机增加15%的动力输出。不过氢燃料的直喷，同样也会对内燃机设计带来新的课题。  首先氢燃料的活跃，使其几乎不存在汽油在燃烧室的雾化、扩散问题（早燃才是氢燃料的问题）。于是也就不需要长行程缸体，以实现更好的可燃气体混合的目的。相反，氢燃料更适合大缸径、短行程缸体（专利图类似）。这意味着氢燃料发动机天然属于高转速、高输出的那一类技术路径。参考汽油机时代而言，算是文艺复兴。 不过也不要高兴的太早，其实结合前面配气结构的技术特点，氢从燃料以及燃烧角度的活跃特性，都使得福特有余力在燃烧室以外做出更多平衡它的选择。即使氢燃料内燃机问世，会普及万转甚至更高转速的仪表，但动力效果不会与现在的民用车产生本质上的差异。当然，能够延续内燃机的寿命，对于福特Mustang、F-150等经典车型的意义，也是不言而喻的。  福特提交的相关专利尚不足以勾勒出一台完整的发动机雏形，但它清晰的传递出了氢燃料内燃机的核心价值。即，解决能源的可持续性，以及控制温室气体排放等问题。这一点与现在主流的电气化路线是一致的，于是氢燃料内燃机似乎从开始就在能耗上“卷”了起来。有意思的是，福特在专利中也注明该氢燃料内燃机也会被视为混合动力系统的一部分，可以在内燃机与变速箱之间搭载电动机。 文章来源【路咖汽车】版权归原作者所有 |
