21世紀，在交通運輸和能源領域，隨著“雙碳”目標的提出，隨著技術進步的拉動，隨著產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量轉型升級的驅動，人類推出的新能源中的乙醇、氨、氫和甲醇，正在被全球汽車、船舶等移動機械和固定動力裝備行業(yè)高度關注，為使其成為內(nèi)燃機的新燃料而備受青睞。
一、 使用乙醇汽油的內(nèi)燃機。
使用乙醇汽油沒有特殊要求和基礎結構改動的要求。乙醇汽油中的乙醇是一種技術成熟的可再生資源。燃燒更徹底，能有效減少有害尾氣排放，有利于環(huán)保；乙醇汽油具有良好的清潔效果，能有效消除汽車油箱和油路系統(tǒng)中燃油雜質(zhì)的沉淀和凝結。
根據(jù)交通部汽車運輸行業(yè)能源利用監(jiān)測中心的檢測結果，使用E10乙醇汽油后，尾氣中的一氧化碳和碳氫化合物分別減少了19.7%和16.4%。同時，混合比例為10%的乙醇汽油可以將汽車尾氣中苯污染的排放量減少25%。
由于乙醇熱值比汽油低，約為汽油的60%，所以搭載使用乙醇汽油發(fā)動機的車輛，燃油消耗會增加5%。另外，車輛的動力性能、經(jīng)濟性和冷啟動性能均有所下降。還存在車輛加速慢的弱點。
中國由于存在乙醇原料供應保障的問題，乙醇汽油的推廣始終處于游離狀態(tài)。2021年的《關于糧食安全的通知》文件下發(fā)，表明我國乙醇汽油進入退市期。再開展使用乙醇汽油內(nèi)燃機的應用研究，組織乙醇汽油的保障供給，既沒有基礎條件，也沒有市場需求，更沒有意義。
如果面對南美市場對使用乙醇汽油車輛的需求，且需求規(guī)模足夠大，保障供應周期足夠長，則值得投放。
二、 氨燃料內(nèi)燃機。
氨燃料內(nèi)燃機屬于點燃式內(nèi)燃機技術范疇，可以傳承氣體燃料內(nèi)燃機的制造體系，包括使用場景。
內(nèi)燃機燃用氨燃料，一是需要面對將氨從液體狀態(tài)轉化為氣體狀態(tài)的挑戰(zhàn)，即轉換裝置開發(fā)設計，技術儲備和產(chǎn)品儲備，轉化過程的控制技術和安全管控措施的穩(wěn)定性等。
二是需要面對氨燃料內(nèi)燃機總體結構布置設計，即轉化裝置的合理布置（附著在內(nèi)燃機機體上，還是布置在搭載底盤上，包括輸送液體的管路和供應氣體的管路設計、成型和布置等），還有氨燃料儲罐和攜帶等問題。
三是即使氨屬于零碳燃料，沒有細微顆粒物排放的困擾，省去了碳捕捉裝置。但氨燃料燃燒需要空氣中的氧，氨內(nèi)燃機燃燒后氮氧化物排放控制技術的挑戰(zhàn)依然存在，后處理系統(tǒng)的轉化效率，催化劑的選擇，一致性的考核等。
這些，都需要產(chǎn)學研體系系統(tǒng)地從實驗室開始開展基礎研究，需要產(chǎn)業(yè)在實驗室成果的基礎上，開展工程化應用研究。對氨燃料內(nèi)燃機，我們需要進行長時期基礎研究和積累，需要完成這一過程的儲備。
三、氫燃料發(fā)動機。
氫燃料發(fā)動機同樣屬于點燃式內(nèi)燃機的技術范疇，可以傳承氣體燃料內(nèi)燃機的制造體系，包括使用場景。當然，氫燃料發(fā)動機還有可以滿足更特殊要求應用場景的優(yōu)勢。
上世紀80年代，美國福特汽車公司和德國BMW公司，分別開展了內(nèi)燃機應用氫燃料的研究。在我國，北京理工大學和北京工業(yè)大學的內(nèi)燃機教學團隊，從本世紀開始，持續(xù)研究氫燃料發(fā)動機，有了較為豐富的積累，獲得了相關研究成果，為今天的氫燃料發(fā)動機產(chǎn)學研合作，奠定了基礎。
2020年10月25日，“氫能轉子發(fā)動機關鍵技術論證會”在北京科技會堂召開。一種新的氫能利用方式為能源多元化發(fā)展和傳統(tǒng)內(nèi)燃機行業(yè)轉型升級提供了新的思路。筆者在組織完這次會議后不久獲悉，這次會議，推動了我國內(nèi)燃機行業(yè)研發(fā)氫燃料發(fā)動機的步伐，促進了產(chǎn)業(yè)研發(fā)投入的力度。
2021年10月12日，“氫內(nèi)燃機系統(tǒng)技術討?論會”在北京舉行，20個技術交流報告從氫燃料發(fā)動機技術、氫燃料發(fā)動機控制技術、氫燃料發(fā)動機排放控制技術、氫燃料噴射系統(tǒng)技術、甲醇在線制氫技術等不同方向開展交流。
組織的前后兩次會議，取得了一個業(yè)界共識，中國汽車和內(nèi)燃機行業(yè)，對氫燃料發(fā)動機技術的認知和儲備，與世界同行同行，具備協(xié)同合作的基礎。在甲醇車載制氫（在線制氫）技術領域，中國領先，毋庸置疑。
氫燃料發(fā)動機除了使用安全和成本控制以外，與氨燃料內(nèi)燃機一樣，本身沒有細微顆粒物排放的困擾，省去了碳捕捉裝置。但氫燃料燃燒需要空氣中的氧，氫內(nèi)燃機燃燒后氮氧化物排放控制技術的挑戰(zhàn)依然存在，后處理系統(tǒng)的轉化效率，催化劑的選擇，一致性的考核等。
四、甲醇燃料內(nèi)燃機。
甲醇燃料內(nèi)燃機有兩個技術路線，一個是點燃式甲醇燃料內(nèi)燃機，傳承液體燃料內(nèi)燃機的制造體系，包括使用場景。另一個是采用壓燃式內(nèi)燃機技術體系的柴油/甲醇二元燃燒技術內(nèi)燃機。
兩個技術方案均出現(xiàn)在《國務院辦公廳關于加強內(nèi)燃機工業(yè)節(jié)能減排的意見》（國辦發(fā)〔2013〕12號）文件中?！豆I(yè)和信息化部關于開展甲醇汽車試點工作的通知》（工信部節(jié)〔2012〕42號）文件明確試點技術方案選用上述兩個技術路線，在后續(xù)組織開展的甲醇汽車試點工作中，兩個技術路線被確定為選定試點車輛和編制試點實施方案的技術依據(jù)。
甲醇汽車試點工作的不斷深入，甲醇汽車的技術體系均得到了不斷地完善和提高，為2019年工信部、發(fā)展改革委和科技部等八部委聯(lián)合發(fā)文推動甲醇汽車推廣應用，打通了完整的技術許可、產(chǎn)品許可、法規(guī)許可、管理許可、市場準入、后市場維保體系建設，開通了甲醇汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展和甲醇汽車產(chǎn)品推廣應用的綠色通道。
中國的甲醇汽車和甲醇燃料應用已有完整和成熟的技術，吉利汽車以及所有參與甲醇汽車試點工作的企業(yè)、單位、機構和廣大的科技人員、工程技術員，均為此做出了巨大的貢獻。在此領域，我們正在跨入具有新挑戰(zhàn)的新發(fā)展階段。
談甲醇燃料內(nèi)燃機，因三人同行，必有我?guī)?，恕不在此一一贅述?/span>
甲醇燃料動力燃燒-與汽油實現(xiàn)互補應用；
甲醇-柴油組合燃燒-實現(xiàn)柴油機甲醇燃料應用；
甲醇車載制氫（在線制氫）技術-支撐氫能產(chǎn)業(yè)雙路徑快速發(fā)展；
氫燃料發(fā)動機-利用內(nèi)燃機現(xiàn)有制造體系，實現(xiàn)內(nèi)燃機氫燃料應用；
氣體燃料發(fā)動機-選擇甲醇車載制氫（在線制氫）技術，實現(xiàn)摻氫燃燒；
五、甲醇內(nèi)燃機應用場景：
甲醇汽車-以甲醇為燃料的內(nèi)燃機驅動車輛；
醇-電混合動力汽車-以甲醇燃料發(fā)動機和動力電池組合驅動車輛；
甲醇增程式電動汽車-配載甲醇發(fā)動機增程器，實施對道路電動車輛驅動用動力電池充電，為車輛實施增程保障；
甲醇增程式礦用電動車輛-配載甲醇發(fā)動機增程器，實施對非道路礦用電動車輛驅動用動力電池充電，為車輛增程實施保障；
甲醇增程式電力推進內(nèi)河航運船舶-配載甲醇發(fā)動機增程器，實施對電力推動內(nèi)河航運船舶驅動用動力電池充電，為船舶增程航行實施保障；
甲醇制氫-甲醇燃料電池汽車-甲醇車載制氫（在線制氫）裝置與甲醇燃料電池組合，搭載整車實施在線制氫，通過電化學轉換，實施電力驅動；
甲醇制氫-氫燃料電池汽車-甲醇車載制氫（在線制氫）裝置，附加氫氣提純裝置，與氫燃料電池組合，搭載整車實施在線制氫，通過電化學轉換，實施電力驅動；
甲醇制氫-氫燃料發(fā)動機-甲醇車載制氫（在線制氫）裝置與氫燃料發(fā)動機組合，搭載整車實施在線制氫，為氫燃料內(nèi)燃機提供氫氣燃料；
圖中車輛駕駛室后方，布置柜式車載制氫裝置，下方（白色處）可以布置氫燃料電池或甲醇燃料電池，駕駛室下方可以布置氫燃料發(fā)動機。一項甲醇車載制氫（在線制氫）技術，可以實現(xiàn)三種不同的動力驅動方式。
結束語：
甲醇具有低碳、含氧、清潔、常溫、常壓、液體的屬性。液態(tài)陽光甲醇-利用可再生能源制氫與二氧化碳資源合成新能源，將被廣泛應用于現(xiàn)在和未來交通運輸領域裝備動力和不同動力裝置的燃料。
新能源內(nèi)燃機，具有創(chuàng)新技術的挑戰(zhàn)性，可以實現(xiàn)智慧應用場景的任何創(chuàng)新遐想！新能源內(nèi)燃機的持續(xù)發(fā)展，需要內(nèi)燃機應用新能源的實踐和不斷地踐行！
作者：魏安力
編輯：楊慧中
來源：今日頭條
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