摘要：在信息如洪流般奔涌的自媒体时代，专家们宛如技艺高超的舞者，在热点与话题的舞台上翩翩起舞。他们深谙“给啥拿啥”的生存法则，这便是自媒体的必备技能——“蹭热度”。毕竟，再博学多才的砖家，其知识储备也如有限的宝库，为了保持源源不断的更新频次，只能练就十八般武艺，在各
在信息如洪流般奔涌的自媒体时代，专家们宛如技艺高超的舞者，在热点与话题的舞台上翩翩起舞。他们深谙“给啥拿啥”的生存法则，这便是自媒体的必备技能——“蹭热度”。毕竟，再博学多才的砖家，其知识储备也如有限的宝库，为了保持源源不断的更新频次，只能练就十八般武艺，在各种领域中穿梭游走。
此次，我们将目光聚焦于近日的一则新闻：沃尔沃与Westport携手成立合资公司，全力推进HPDI燃料系统的应用。这看似普通的商业合作，在专家的眼中，却犹如一颗投入平静湖面的巨石，必将激起层层涟漪，引发一场氢内燃机的风暴。
照搬新闻内容，或者人云亦云，绝非砖家的行事风格。他们宛如站在高楼的顶层，俯瞰着楼下的芸芸众生，立意必须鲜明独特，非此即彼，语不惊人死不休。若只是平淡地解读沃尔沃与西港成立合资公司应用西港HPDI，在业内人士眼中，不过是老生常谈，毫无新意。而卡车技术前线的解读与立意，却如一道闪电划破夜空——“氢内燃机要大火！”这般大胆的预言，是否让你感到惊喜与意外？
2023年7月19日，沃尔沃集团与Westport正式签署成立合资企业的意向书。这一合作犹如一场科技盛宴的序曲，合资企业将成为推动Westport的HPDI燃料系统技术走向全球化和商业化的强大引擎，其应用领域主要聚焦于长途和越野卡车运输。沃尔沃集团作为合资企业的主要客户，将率先品尝到这一科技成果的甜美果实。同时，该技术也将以开放的姿态，提供给其他制造商，共同开启卡车运输的新纪元。
HPDI高压直接喷射系统（High Pressure Direct Injection system），宛如卡车运输领域的一颗璀璨明珠，被视为减少二氧化碳排放的一种极具成本效益的方法。它允许与柴油燃料产品实现最大限度的通用性，就如同一位技艺高超的厨师，能够灵活运用各种食材。Westport宣称，柴油可以用生物气体或氢气等碳中和的或零碳燃料代替，同时保持柴油（机）的耐久性、经济性、效率和性能特征。这就像是为传统的柴油发动机注入了一股全新的活力，让它在环保的道路上焕发出新的生机。
然而，这项技术并非完美无缺。它还没有达到零尾气排放的境界，因为在气体开始点火之前，会向气缸中喷射少量柴油引燃燃料。但这并不影响它的独特优势——更高的马力和扭矩。Westport表示，柴油引燃燃料可以用其他碳中和的燃料代替，这为未来的环保发展提供了更多的可能性。
交易条款方面，Westport向合资公司提供其HPDI资产和活动，包括相关固定资产、知识产权和业务。沃尔沃则以约2800万美元（3亿瑞典克朗）的价格持有合资公司45%的股权，并且根据合资公司的业绩，还可能追加投资最多4500万美元（5亿瑞典克朗）。沃尔沃首席技术官Lars Stenqvist满怀信心地表示：“使用可再生燃料运行的内燃机脱碳，特别是使用HPDI，在可持续解决方案中发挥着重要作用。HPDI在沃尔沃卡车上已经应用5年多，是一项经过验证的技术，可以让客户现在就显著减少LBG（液化沼气）应用中的二氧化碳排放，是一种潜在的氢气途径。”Westport首席执行官David Johnson也坚定地表示：“Westport致力于开发负担得起的燃料系统技术在重型运输和越野应用等难以脱碳行业的应用，包括使用氢等零碳燃料为设备提供动力的途径。”合资企业的完成以成功谈判并签署最终投资协议、合资企业协议、供应协议和开发协议为条件，预计将于2024年上半年成立，让我们共同期待这一时刻的到来。
所谓“开局一张图，剩下全靠编”。在砖家的世界里，发挥的前置条件是先入为主，营造出一种让行业人士觉得高大上，素人不明觉厉的氛围。这就如同搭建一座虚拟的科技城堡，虽然部分基于现实，但又充满了想象的空间。
让我们大胆预测氢内燃机的三个发展阶段：PFI低压喷射火花点燃如同科技的萌芽阶段，解决0到1的问题，为氢内燃机的发展奠定基础；DI中压直喷则像是成长的少年，解决1到10的发展问题，推动氢内燃机不断前进；而HPDI高压直喷预燃压燃点火则如同成熟的青年，提出10到100的动力经济性高标准，引领氢内燃机走向辉煌。至于这个HPDI是不是西港的HPDI，咱就暂时不论吧，毕竟我们只是专家，而非真正的专家，在科技的海洋中，我们更多的是探索与猜想。Westport的世界首台压燃氢内燃机重载卡车，就像是一座科技灯塔，为我们指引着未来的方向。
加拿大Westport公司成立于1995年，宛如燃气机技术领域的一颗璀璨明星，是全球天然气发动机技术的领先者。西港以天然气为主要燃料的替代燃料发动机，广泛应用于轻型、中型、重型及超大马力领域，就像一位全能的战士，在各个战场上都能发挥出强大的战斗力。西港为全球20多个OEM提供技术服务，产品销往全球60多个国家，其影响力如同一张巨大的网络，覆盖了世界的各个角落。西港及旗下品牌在全球拥有950多项专利申请，涉及225多项发明，其中与燃气发动机相关的专利多达326项，远远超越行业其它企业，这就像是一座坚固的专利堡垒，守护着其在燃气机领域的领先地位。
举个生动的例子，Westport主张其拥有的两项专利的专利权，这两项专利涵盖内燃机中使用的“高压燃油喷射阀”。Westport曾于2021年12月对五家博世客户提起潜在诉讼，其中包括：福特、梅赛德斯 - 奔驰、日产、通用汽车和菲亚特克莱斯勒。这一举动就像是一位王者在维护自己的领地，彰显了其在燃气机技术领域的强大实力和自信。
HPDI燃料系统技术采用压燃式燃烧，大部分能量通常来自气体燃料的燃烧。燃烧是通过后期循环直接喷射少量引燃燃料，然后直喷主要气体燃料；这两种燃料都是通过专有的双同心喷嘴针式喷射器喷射的。通过利用柴油循环热力学，HPDI燃油系统保留了基础柴油机内部的热效率、功率、扭矩和发动机制动，就像是一位技艺精湛的魔术师，在保留传统优势的同时，融入了新的元素。
沃尔沃与HPDI燃料系统的缘分由来已久。沃尔沃一直在其符合欧VI标准的FH和FM液化天然气卡车中使用Westport HPDI燃料系统。2015年10月，西港创新股份与沃尔沃集团签订新协议，西港的HPDI2.0技术将在未来几年用于沃尔沃重型卡车，这就像是一场美好的姻缘，双方携手共进，共同探索卡车技术的新领域。
D13 - LNG发动机采用压燃新沃尔沃D13燃气发动机采用压缩点火。双燃料技术（发动机同时供应柴油和天然气，天然气通过柴油引燃喷射点燃）技术使大约95%的柴油被气体燃料所取代。2017年10月，volvo将HPDI天然气发动机导入欧洲，应用于FH和FM LNG车型，满足欧六标准。根据燃料不同，与柴油相比二氧化碳排放减少20 - 100%，且能效相当于volvo柴油机。沃尔沃G13C欧VI液化天然气发动机是一款直列6缸13升共轨发动机，配有“天然气和柴油喷嘴”，使用类似柴油的后处理，包括DOC、DPF、尿素 - SCR和ASC。沃尔沃FM、FH液化天然气车型销售于2018年春季开始，这应该就是上文说至现在已应用五年多的依据。然而，2018年1月，volvo停止在美国市场提供HPDI发动机，这一举动就像是在合作的道路上出现了一个小小的波折，但也为未来的发展埋下了伏笔。
HPDI技术同样可应用于氢内燃机，这就像是为氢内燃机打开了一扇新的大门。预喷燃料（Ignition initiator fluid，pilot）可明显降低，Westport的最终目标是零碳排放发动机，为实现环保目标迈出了坚实的一步。
2022年9月，Westport在德国汉诺威车展上首次展示其配备最新H2 HPDI燃料系统的演示卡车。配备H2 HPDI™燃料系统的发动机，其性能超过当前重型柴油车，同时几乎消除了温室气体排放，就像是一位超级英雄，在环保的战场上展现出强大的实力。
Westport的H2 HPDI燃油系统具有以下优点：接近零CO2排放，为地球的蓝天贡献着自己的力量；保护现有柴油发动机架构，避免了大规模的改造和浪费；保护现有发动机制造基础设施和投资实现CO2达标的最低成本，为企业的发展提供了经济的解决方案。
H2 HPDI发动机规格更是令人惊叹：功率和扭矩比基础柴油发动机高20%，就像是一位力大无穷的勇士；效率比基础柴油发动机的热效率高5 - 10%，展现了其高效节能的特性；涡轮增压13升直列六缸发动机，动力强劲；燃料为氢气，带引燃，实现了清洁能源的利用；四循环，压缩点火，直接喷射，技术先进。
HPDI燃烧的优点是保持了基础柴油发动机的高压缩比，不会受到在引燃点火、燃烧开始后压缩冲程即将结束时喷射H2时发生爆震的影响，就像是一位稳健的舞者，在复杂的节奏中依然能保持优雅的姿态。
TCO对比：与火花塞点火的H2内燃机系统和柴油发动机相比，配备该燃油系统的发动机具有优异的性能，包括更高的效率和功率密度以及更低的运行成本。HPDI™解决方案在二氧化碳减排方面比燃料电池更加具有成本效益。在重载工况循环中，预计H2 HPDI燃料系统将达到或超过燃料电池提供的性能和效率，就像是一位后来者居上的挑战者，展现出强大的竞争力。
内燃机运行的柴油机和氢内燃机之间有许多相似之处，这使它们成为原始设备制造商和车队的舒适过渡。内燃机燃烧氢气的方式与燃烧柴油的方式大致相同，就像两位默契的伙伴，有着相似的节奏和步伐；续航里程和加氢时间可比较，为实际应用提供了便利；ICE在柴油或氢气的持续高负载下表现最佳，是长途应用的理想解决方案；柴油发动机和氢发动机具有相似的部件，可带来规模效益，降低了生产成本。
与众所周知的燃料电池技术不同，使用氢气为发动机提供燃料，可以在未来的汽车中再次使用气体燃料。它还将与目前的生产系统兼容，就像是一位适应能力极强的旅行者，能够在不同的环境中生存和发展。H2 HPDI概念要求对柴油气缸盖进行有限的重新设计，而不需要重新设计外部气体交换系统、排气后处理系统或曲轴箱通风系统，同时提供高低转速扭矩和优异的瞬态性能，展现了其设计的合理性和先进性。
Westport与Scania的合作也为氢内燃机的发展增添了浓墨重彩的一笔。2021年1月，斯堪尼亚和Westport燃料系统公司同意在斯堪尼亚最新一代发动机上使用高压直喷（HPDI）氢燃料系统进行研究。2022年10月，西港和Scania宣布了H2 HPDI燃料系统斯堪尼亚13升CBE1平台发动机测试结果。初步测试结果显示，BTE制动热效率峰值达到51.5%（甚至高于柴油发动机（BTE 50%）），道路负载条件下为48.7%，发动机的NOx排放量与基础柴油发动机类似，与欧七和EPA27兼容。2023年4月底，Westport和Scania在学术会议上进行了两辆配备氢HPDI燃料系统的重型示范车相关内容发表，为氢内燃机的实际应用提供了有力的数据支持。
说完沃尔沃与西港合作历史及西港H2 - HPDI的发展，我们来深入分析双方此次建合资企业的目的。
首先，volvo 2018年已停止在美国市场提供HPDI燃气机，在欧洲已供应5年HPDI燃气机，即使是继续合作燃气机，理论上应该也无需建合资企业。这就好比两个人已经合作了一段时间，如果只是维持现状，似乎没有必要进一步深化合作。其次，由于燃气机车型销量较低，并且天然气目前并不被视为零碳低碳燃料，因此将来发展趋势也并不被看好。就像一颗逐渐失去光芒的星星，燃气机的未来似乎充满了不确定性。再次，尽管西港近期经济表现不佳，如果只是燃气机技术的话，沃尔沃也没有参股或收购的必要。这就如同在一个没有太大潜力的项目中投入过多的资源，显然是不明智的。
所以，基于以上理由，结合西港在H2 - HPDI方面的进展，卡车技术前线大胆合理预测，沃尔沃此次合作的目的是开发HPDI氢内燃机（HPDI H2 - ICE）。这就像是在黑暗中寻找到了新的方向，为双方的合作注入了新的活力。
已知的沃尔沃16L氢内燃机H2 ICE概念基于现有750hp 16L平台的H2发动机演示，实现火花点火、直喷H2内燃发动机所需的硬件设计变更。此前江湖传闻，沃尔沃自身的氢内燃机开发目前正处于预研阶段，对火花点燃、压燃引燃燃料为点火源的进气道喷射和直接（低压和高压）氢气喷射等技术路线进行评估。此次合作可能是技术路线评估结果的体现，就像是一场考试后的答案揭晓，为我们揭示了沃尔沃在氢内燃机领域的布局和决心。
如果沃尔沃这次合作是针对氢内燃机，那么其最大的意义是最后一个卡车巨头也确认了氢内燃机的光明前景，并且希望占据竞争优势。这就像是一场激烈的比赛，各个选手都在争夺冠军的宝座，而沃尔沃的加入，无疑让这场比赛更加精彩。
戴姆勒在不久之前的资本日材料里已确认氢内燃机作为补充技术，用于特定应用工况。MAN在近期的技术日展示了搭载氢内燃机的TGX18.520 4×2牵引车原型车，据称可以满足欧七排放标准，并称如果需要可最快2025年投产。斯堪尼亚一直与westport合作测试氢内燃机。DAF的HF H2 - ICE概念车早就获得了2022 truck innovation award，基于PACCAR MX13发动机进行改装，与TNO合作开发。Iveco发布了Cursor XC13多燃料平台战略，XC13氢内燃机已应用于非道路应用压雪机。博世、康明斯这样的供应商更不用细说了。国内卡车厂商和发动机厂商虽游移不定，但也已投身其间。
卡车技术前线以为，这次沃尔沃的动作，最终完成了一众主机厂对氢内燃机应用前景的背书。如果说以前戴姆勒和沃尔沃是最早预期氢燃料电池技术路线成立的先发者，现在两者则是最后完成氢内燃机技术路线确认的后发者。不过沃尔沃还是一如既往的果断，没有FC就和对手戴姆勒合作，没有充电网络就拉上戴姆勒、traton三家一起搞，没准备氢内燃机就直接上HPDI，只要实现零碳燃料预喷就能一步到位达成高性能氢内燃机特性。这就像是一位勇敢的战士，在面对未知的挑战时，毫不畏惧，勇往直前。
读者们悄悄地走了，挥一挥手指，不留下一个赞。砖家辛苦了半天也心满意足了，毕竟有人读过了，而自己也曾呐喊过：“蝴蝶振翅，氢内燃机风暴将临”。在这场科技的变革中，我们如同勇敢的探险家，在未知的领域中不断探索。虽然前方的道路充满了不确定性，但我们坚信，氢内燃机的风暴必将席卷而来，为我们的世界带来一场绿色、高效的革命。让我们拭目以待，共同见证这一历史时刻的到来。
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来源：华远系统一点号