為了在農業機械與越野設備領域,繼續為客戶帶來可持續的驅動解決方案,曼恩發動機公司推出了MAN H4576新型氫內燃機。該款內燃機基于D3876柴油機研發,輸出功率高達500馬力(368千瓦),排量為16.8升,為農業機械的去碳化提供了廣泛的可能性。
“氫內燃機在加速越野駕駛脫碳方面,是一種前景廣闊的方法。一旦市場準備就緒,我們將在此領域為客戶提供量身定制的解決方案。”曼恩發動機負責人Mikael Lindner強調說。
性能升級
D3876柴油發動機是H4576氫內燃機的基礎,兩款發動機共享了約80%的基本部件,如曲軸箱、曲軸、連桿以及冷卻和油路,包括泵、油底殼和過濾器。這兩種內燃機的尺寸幾乎完全相同,提升了其適用性表現。其中,一個重要的變化是缸徑從138毫米增加到145毫米,而沖程保持不變,仍為176毫米。與D3876 柴油發動機15.3升的排量相比,氫內燃機采用16.8升排量是必要的,因為其功率密度較低,無法達到目標功率。
基于此,曼恩也對供氫和燃燒部件、發動機控制系統和廢氣控制系統進行了重大修改。H4576的氫氣供應由新的低壓管路和軌道系統組成,為噴油器提供所需的氫氣。精準的壓力控制用于調節氫氣需求量,以確保能夠在高效燃燒的同時,為發動機提供最佳燃料。氫氣噴射器用于低壓直接噴射,噴射壓力最高可達40巴。將其直接安裝在燃燒室內,性能會更高,發動機響應會更好。
經過專門調試的點火系統考慮到了這些特性,可以對氫氣混合物進行可靠、可控的火花點火。其中,特制的發動機控制單元可控制氫氣和空氣的供應,調節噴射和點火,并不斷調整發動機參數,以實現安全高效的燃燒。與柴油發動機相比,氫內燃機需要新的活塞和襯墊,因為活塞直徑已增加到145毫米。更高的排量可產生500馬力(368千瓦)的功率,與排量為12.4 升的D2676柴油機性能相近。新型渦輪增壓器在保證了最佳動力性能的同時,還有助于降低油耗。
先鋒技術
作為氫氣燃燒的潛在副產品,唯一可能在廢氣中釋放的相關排放物是氮氧化物。為了盡可能達到氮氧化物零排放的目標,曼恩發動機公司采用了先進的燃燒工藝和成熟的廢氣后處理系統,處理后符合歐五和零排放車輛(ZEV)的排放標準。在H4576的開發過程中,曼恩發動機公司受益于其在氫內燃機領域的豐富經驗和專有技術。早在1996年,曼恩就在漢諾威工業博覽會上展出了一輛氫動力公共汽車。
這輛SL 202型城市公交車采用天然氣發動機,用于氫氣驅動。“我們很早就開始研究環保型驅動裝置。今天,我們仍然受益于在這方面的先鋒技術。”曼恩發動機公司工程主管Werner Kübler表示。憑借其現有技術,MAN H4576氫內燃機可以迅速推向市場。K?ssbohrer越野車公司是與曼恩發動機公司合作開發越野車零排放驅動的先驅企業。即將推出的Pisten Bully 800車型,在設計方面已經為放置MAN H4576氫內燃機預留了空間,并將提供相應的接口。
H4576氫內燃機還展現了另一種可能——氫不一定是唯一燃料。其雙燃料發動機的設計可與傳統柴油或HVO等替代性燃料結合使用。V12的MAN D2862發動機就是一個成功案例。自2022年年中以來,該發動機一直作為雙燃料氫動力發動機為風電場供應船Hydrocat 48提供動力。此外,曼恩發動機公司目前正在開發一種固定式氫發動機H3268,用于投放至熱電聯產電廠。