氢内燃机热效率破46％，最好的增程器，油车电车皆大欢喜？
氢内燃机热效率破46％，最好的增程器，油车电车皆大欢喜？
发展新能源汽车已经成为全球主流汽车制造大国的共识，但其中的争议在于，到底走什么技术路线。其中最具有代表性的当属“氢与电”的争论。电气化在现阶段毫无疑问走在更前面，即便无法一步到位实现纯电动，诸如插混（增程）等方案也在市场上发光发热。氢能源虽然在市场角度要小众不少，但它能从根本上摆脱对化石燃料以及部分贵金属的依赖。所以也被不少人认为是更具发展潜力的技术方案。当然，今天我们不是来继续争论这一暂时或没有结果的话题。而是从技术角度出发，尽可能找到“求同存异”的发展方向。
(资料图片)
氢能源的本质，还是电驱
那么对于更多人而言，什么是“求同存异”呢？“电驱”或许就是一个很好的切入点。如果排除动力电池现阶段的技术难点、成本控制以及基础设施等问题，相信就算是老派的燃油车车主们，也无法拒绝“电驱”带来的性能与线性释放上的体验。从市场表现来看，无论在中国势头强劲的插混（增程），还是在欧洲大幅上涨的混合动力，其实都验证了这点。以国内车市为例，消费者在电驱与纯电之间的“趋利避害”，成就了插混（增程）大红大紫的现状。毕竟，这类车型能够在生产端从内燃机与动力电池两个大块一起省成本，同时还能带来更广域的电驱体验（甚至是全域电驱），以及无续航焦虑的困扰。
那为啥各路技术专家与汽车发烧友们仍然觉得插混（增程）只是一个过渡技术而已？其中很大一个原因，在于为其“托底”的内燃机，仍然无法解决清洁能源的问题。以及燃油内燃机技术发展进入瓶颈阶段的现状。但是，遇到问题解决问题就行了。如果内燃机可以解决以上问题呢？比如说氢燃料内燃机这一新思路。其实氢作为新能源车的发展方向，大家也并不陌生。真就是“没吃过猪肉，还没见过猪跑”的阶段。但它更多是以氢燃料电池方案出现，虽然广义上，氢燃料电池路线与“增程式”也十分相似就是了。这点是后话，而如果把氢作为内燃机燃料，效果会怎样呢？
首先，氢作为燃料，其基础优势是显而易见的。即，能源的生产路径更为清洁，且燃烧效率更高。这些当然都是相比于眼下的化石燃料而言，也就是说，它的优势更多是能源本身的切换带来的。但随之而来的氢脆、爆燃、燃烧速度过快等问题，也是内燃机的技术大敌。一个最典型的数据便是，在能源替换之后，内燃机的输出功率会出现断崖式的降低。比如当年宝马Hydrogen 7兼容汽油与氢燃料的测试表现。那么氢内燃机做增程器，真的是两全其美的选择吗？
天生的增程器？无论油车和电车都沉默了
首先，我们还是要弄清楚，增程器到底需要什么。就如同眼下燃油发动机在做增程器时，其输出功率相比同排量的燃油车，都有着明显的下滑。但不妨碍它们的热效率高。说直白一点，增程器考虑的是发电效率。在不参与直驱的情况下，输出功率不再是核心参数，这点与氢内燃机的特点恰好吻合。以最近吉利发布的氢内燃机研发数据来看，其2.0L直喷增压氢内燃机热效率已经可以提升至46.11%的水准。并且，即便在中、低负荷区间，这台氢内燃机的热效率依旧可以维持在42%至45%之间。无论是绝对值，还是覆盖范围的均值，都是眼下汽油内燃机难以达到的水平。而且大家还不要忘记，能源换成氢燃料之后，其燃烧的发热值理论上几乎是汽油的三倍。可以说，在目前的所运用的燃料之中，氢拥有几乎最高的发热值（核燃料除外）。
而且，以增程器的角色出现，也能规避很多氢内燃机如果参与直驱时要面临的问题。首先，增程器的运行工况可以看作是“按挡位”设计，而不是像参与直驱那样“线性工作”。如此一来，有关氢燃料的高压喷射，缸体压缩比设计，对进气量的保障，甚至是对其过于活跃的燃烧设计更合理的燃烧室效果等等，其技术压力与可靠性都要比参与直驱的身份优化不少。
另外，从现阶段披露的氢内燃机方案来看，大多都还停留在“大力出奇迹”的阶段。比如丰田携手一众“小弟”并与雅马哈开发的V8氢燃料内燃机，还有保时捷整出的4.4L排量的双涡轮增压V8发动机等等。超大排量、超高压缩比，以及“文艺复兴”般的缸径、行程比，看起来确实很美好，但对于大多数人而言，可以说“没有意义”。增程器身份出现的氢燃料内燃机，无疑将门槛拉低了一大截。这也为氢燃料以及背后的基础设施建设能够“走入千家万户”，奠定了基础。
既然氢燃料总是要投放新一批的基础设施，为什么不直接沿用目前看起来走得更远的氢燃料电池方案呢？简单来说，如果套用前面对氢内燃机直驱的介绍，可以概括为“上限高、下限低”，那么氢燃料电池路线就可以说是“下限高、上限低”。最典型的依据就是，其动力输出的表现甚至不足以替代燃油内燃机。这点是氢燃料电池的原理客观决定的，所以某种程度上，它确实“不以人的意志为转移”。以宝马8年前推出的5系GT氢燃料电池版为例，其最大功率只有180kW。而就算是2023款的丰田Mirai（国内版本），最大功率不过134kW。
更“讽刺”的是，正式开启生产的宝马iX5 Hydrogen，其系统功率最大可以达到275kW（374Ps），这一水平可比3.0T六缸的宝马X5还要优秀。但宝马iX5 Hydrogen把动力做大的方式更为“鸡贼”。它直接在氢燃料电池的基础上，加了一套电驱系统。而燃料电池系统本身，最大功率仅为125kW（170Ps）。如果说氢燃料电池，我们粗放地将其类比为增程式。那么宝马的这套骚操作，我们可以更无厘头的将其类比为插混（插氢燃料的电混）。
玩笑归玩笑，宝马的思路其实也给了我们新的启示。比如说，这套新系统加持下，宝马iX5 Hydrogen搭载的动力电池容量大约仅为2.3kWh。这与我们现阶段常见的插混（增程）相比，完全是小巫见大巫。大约只与混合动力路线的车型相当。其实理论上，氢内燃机增程器方案，就完全可以通过权衡储氢与充电之间的成本与基础设施水平，从而灵活决定车载储氢与动力电池的比例。加上效率更高、能量密度更大等等，以中长期目光来看，实现整体上的减重与降低成本，在技术上来看，也是顺其自然的事情。
总结来说，氢内燃机增程式动力，相比纯电动车型而言，依旧可以做到毫无续航焦虑的体验。且无需携带大电池，对于重量、效率与成本的把控，理论上更强。
对比现阶段燃油内燃机插混（增程）模式，其效率更高、技术生命力更长久，且更利于“碳中和”的整体目标。
对比更为熟悉的氢燃料电池方案，其性能表现更强，无需在这块“打补丁”。不仅能够移植现阶段新能源车积累的绝大多数技术，也能不在性能上开倒车。
对比更为激进的氢内燃机直驱方案，不讨论技术难点问题，仅以普通民用领域（而非个别诸如赛车等极端用车环境下），氢内燃机直驱，无疑是在传动结构以及效率上“开倒车”。
那么，氢内燃机增程式技术路线，会是一个两全其美的办法吗？现在只能说，我们正处于一个脑洞大开的年代。未来汽车会是怎样，恐怕都不会让人感到意外。
