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康明斯的 Nebergall 探讨氢内燃机的未来

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在 7 月份举行的发动机技术论坛 (ETF) 网络研讨会上,康明斯的 Jim Nebergall 谈到了氢内燃机和脱碳问题,他表示,车辆和设备的脱碳将需要多种方法。康明斯氢发动机业务总经理补充说,这将需要“多种动力解决方案,包括先进的内燃机、电池电动和燃料电池。我们需要多样化的解决方案。”


支持这一理念的是康明斯的 HELM 战略。康明斯公路业务负责人简·比曼 (Jane Beaman) 在公司网站上的一段视频中表示,这一战略代表着“更高的效率、更低的排放、多种燃料”,这种方法让“客户可以控制自己的旅程。他们可以选择最适合他们、他们的业务和他们的目标的燃料类型。”


作为 HELM 计划的一部分而开发的发动机经过精心设计,因此选择一种燃料类型(包括氢气)时只需更换最少数量的部件。


“工厂订购的发动机有柴油发动机、天然气发动机或氢气发动机,”内伯加尔在接受Power Progress采访时表示。“因此,这项投资策略的一部分是让我们能够灵活应对,为市场提供更多选择,因为我们确实相信,实现脱碳需要多种选择。”

康明斯 X15 发动机是 HELM 项目的一部分。(图片:康明斯)


然而,根据 Nebergall 的说法,HELM 计划的两款发动机(一款 6.7 升,一款 15 升)都已准备好使用氢燃料。


“我们目前正在世界各地积极测试这两款发动机,”他说。“它们在测试室内,实际上,我们目前正在四大洲测试这两款发动机。”


激发体验

康明斯在设计火花点火内燃机方面的经验是这些氢发动机具有商业可行性的部分原因。


“我们在天然气火花点火发动机方面有 20 多年的历史,”内伯加尔说。“因此,天然气的设计有很多相似之处,但也存在差异,因为它是一种不同的燃料。它具有不同的特性。”


Nebergall 补充说,氢 IC 偶尔也与柴油发动机有相似之处。例如,康明斯计划使用稀薄燃烧技术来实现与柴油发动机类似的后处理。


“这意味着你的后处理系统看起来更像柴油机,使用 SCR(选择性催化还原)作为 NOx(氮氧化物)控制装置,而不是天然气发动机,后者是化学计量的,即空气和燃料相等,”他说。“他们使用三元催化剂来控制 NOx。”


类似柴油的解决方案

在 ETF 网络研讨会上,Nebergall 指出,最终用户的反馈表明,氢 IC 技术与柴油最为相似,因为氢发动机“提供动力和扭矩——它可以在现有环境和现有设备中运行”。


其中一个原因就是直接喷射技术。


“这意味着每个气缸都有一个燃油喷射器,而不是像进气道燃油喷射发动机那样,先将燃油喷射到进气歧管上游的某个地方,然后再将燃油带入燃烧室,”内伯加尔告诉Power Progress,并补充说,这种方法使发动机能够实现与现代柴油发动机相当的功率和扭矩。


重型脱碳

谈到未来氢内燃机的使用,内伯加尔表示,最佳应用领域将是那些难以脱碳的领域。重型卡车市场就是此类早期采用的目标市场之一。


“重型卡车行驶里程很长,”他说。“这意味着它们消耗大量燃料。但重型卡车通常由拥有多辆卡车的大客户拥有。这些公司通常有 ESG(环境、社会和治理)目标,并且正在努力实现脱碳。”


这些车队的规模及其对氢气的兴趣也可以帮助解决燃料基础设施方面的障碍。


“我们不会在第一天就看到加油站网络,”内伯加尔说。“建设加油网络需要很长时间。”他补充说,尽管美国的天然气基础设施相对完善,但建设过程却耗时约 20 年。


“大型车队有能力在其设施、其仓库中开展一些工作,在那里他们可以引入基础设施,引入燃料,”内伯加尔说,并补充说,这将在一开始就带来更加私人的加油基础设施。


他说:“将其部署到现场并设定脱碳目标开始建立一些早期应用。”


农业设备应用

农业设备是氢内燃机的另一个机会。Nebergall 引用了康明斯于 2022 年与布勒工业公司签署的意向书,旨在将氢内燃机与 Versatile 拖拉机整合在一起。


“在那种环境下,没有太多可行的选择,”他说。“那里尘土飞扬,很脏。通常,那里很偏远。如今,如果引入柴油,也可以引入氢燃料,这可以满足应用需求。”


Nebergall 表示,农业应用中的一个挑战是燃料储存。


“即使氢燃料被压缩并处于高压状态,而且装在碳纤维罐中,它仍然需要很大的空间来储存,”他说。“当你比较一加仑柴油(储存一加仑柴油需要多少物理空间)与氢气中同等的能量含量时,你会发现它占用了很大的空间。”


下一步

内伯加尔表示,关于康明斯氢内燃机,在商业化推出之前还需要采取一些额外的措施。


“我们正在缩小架构范围,以形成最终解决方案,”他说。“下一步是将产品真正投入到应用中,投入到车辆中,开始获得实际经验,然后投入生产。”


监管支持、对技术感兴趣的原始设备制造商以及燃料基础设施也是长期采用的关键。


“总的来说,我们认为本世纪末是计划推出这项技术的最佳时机,这也是我们的目标。”

康明斯将在 2024 年 IAA 交通展上展示符合欧 7 标准的技术

该硬件是该公司“Destination Zero”战略的一部分


信息来源:KHL

来源:气瓶设计的小工程师
燃烧化学燃料电池农业控制工厂
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-10-14
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气瓶设计的小攻城狮
硕士 从事IV储氢气瓶行业。
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