氨氢融合直喷零碳内燃机点火成功：

2023年6月28日，由一汽解放和佛山仙湖实验室李骏院士工作站联合举办的“氨氢融合 创领未来”一汽解放氨氢融合直喷零碳内燃机点火仪式在长春和苏州以连线形式两地同步举行，此次成功点火的氨氢融合直喷零碳内燃机是由佛山仙湖实验室李骏院士工作站主导开发，是国内首台氨氢融合直喷零碳重型商用卡车内燃机。

中国工程院院士李骏，出席了一汽解放长春总部的发动机点火仪式并发表致辞。佛山仙湖实验室党委书记史四卿，实验室副主任兼李骏院士工作站研究院院长李康以及副总工程师陈海娥等出席了苏州现场点火仪式。在按下启动点火开关的那一刻，顿时引擎轰鸣，运转稳定，指标正常。氨氢融合直喷零碳重型商用内燃机全球首发点火成功！冷启动开始时，氢质量占比仅为20%左右。

李骏院士对一汽解放氨氢融合直喷零碳内燃机点火成功表示了祝贺。他表示，交通运输碳中和的内涵是实现“从油井到油箱，从油箱到车轮”的全过程“净零碳”，因此，探索我国实现汽车运输装备碳中和的能源革命、燃料革命和动力革命之路意义重大，基于氢氨融合零碳动力的商用车碳中和技术是具有前瞻性和创新性的技术发展方向。

氨氢融合直喷零碳内燃机点火成功，不仅是一汽解放和佛山仙湖实验室李骏院士工作站在科研创新领域上的一个重要里程碑节点，更是中国商用车在实现碳中和技术领域上实现了重大技术突破，同时也代表着我国在新能源内燃机的研发已走在世界前列。打造零碳动力产品，仙湖实验室将继续砥砺前行，引领氨氢未来。

点火试验台

仙湖实验室领导与工作人员合影

长春现场

苏州现场

李骏院士致辞

技术背景：

氨和氢是自然界中可方便使用的仅有的两种无碳燃料，但氨燃料点火温度高，层流火焰速度低，点火能量需求特别高，是一种不易燃烧的燃料，而氢则相反，只需很小的点火能量，则可在很宽浓度范围点着引燃，而且火焰传播速度快。采用氨氢融合技术即解决了氨燃烧难题也缓解了氢燃烧粗暴问题。由此创新构建了氨氢融合燃烧构型，即氢氨混合气预燃室直喷、利用氢燃烧产生的分布式高温射流火焰引燃主燃室内的氨，从而实现了缸内氨燃料的稳定和高效燃烧。在解决氨燃烧难题的同时，进一步采用液氨高压缸内直喷，利用液氨气化带来的缸内温度降低，可大幅提高充气效率20%以上，由此也实现了对爆震的改善、压缩比的提高、热效率的提升。在燃料喷射和供给系统方面，为实现氨的高压喷射，既要克服氨无碳润滑不好的问题，还要解决氨的腐蚀性问题；氨在常温常压下为气态，零下33度或者10个大气压则变成液态，在日常使用环境下可能会跨气、液两种状态，整个氨供给系统需要根据氨理化特性控制好其气液状态。现有的喷射器及供给系统是不能满足要求的，李骏院士工作站和相关供应商共同研制出了适合氨燃料的喷射和供给系统。在发动机排放方面，因为氨是含氮燃料，在燃烧时既会产生燃料NOx，也会产生空气NOx，另外在燃烧不完全时还会存在NH3，由此需要采用特殊的方法控制和平衡这些排放物，需要机内与机外协同控制。李骏院士工作站联合了后处理器供应商共同开发研制了适合氨氢融合发动机的后处理器协同，以实现发动机近零排放标准，满足国6及未来的排放法规。为了简化燃料供给，避免加氢难题，李骏院士工作站联合相关机构开发研制了车载氨裂解设备，车辆只需携带一种氨燃料，给车辆使用带来了极大的方便。

氨氢融合直喷内燃机的成功点火标志着李骏院士工作站在以下技术领域取得了实质性的突破和创新：“发动机整机设计技术突破、发动机燃烧构型突破、发动机燃料喷射和供给系统及后处理系统突破”。

为了满足氨氢融合发动机点火和开发的实验需求，需要搭建新实验台架，这个台架除了要满足商用卡车发动机对转速、扭矩、燃烧、油耗、排放、压力、温度、流量等测量要求和对进气、冷却、通风等控制条件要求外，还要求实验室既涉氢又涉氨，能提供需求压力、温度、流量和状态要求的氨和氢，并实现准确计量，需要满足氢，氨发动机试验室防爆要求，安全要求, 环保要求。台架具备自动测量和优化功能，测功机满足400kW以上发动机功率测量要求，排放设备能准确进行氨，氢，NOx排放测量，超过6通道燃烧分析仪，100个左右不同量程温度，压力测量，10个左右涉氢不同量程温度压力测量。为了应对氢、氨可能泄漏带来的安全风险，整个实验室的安全管理非常重要。

氨氢融合直喷零碳内燃机技术成果彰显了李骏院士工作站科学合理的“研发模式创新”新思维，实现“以氨载氢、以氢促氨、氨氢融合、零碳安全、节能高效”的新理念。院士工作站在研发过程中开展与OEM主机厂的合作、与国家基金委项目团队的联合、与衡阳关键零部件企业联手形成了产学研创新联合体，充分发挥各自的优势，实现了重大基础创新与工程应用融合及产业挂钩。

佛山仙湖实验室李骏院士工作站结合国家自然科学基金委“重型车辆氨氢融合零碳动力系统基础研究”专项，与一汽解放公司合作，推动国内首台氨氢融合重型商用车内燃机点火，这意味着我国在液氨内燃机设计、研制、燃烧系统构建，特别是电控高压共轨氨燃料供给系统核心关键部件卡脖子难题突破等重大技术创新方面迈出了重要一步。 

氨氢融合直喷零碳内燃机点火成功是佛山仙湖实验室李骏院士工作站科研人员拼搏实干的结果。氨氢融合直喷内燃机在研发过程中经历了诸多技术挑战，燃烧机理不完善、喷雾特性欠缺、排放机理不清晰、冷启动特性不了解，等等，其中的参考案例和技术文献少之又少，但科研人员埋头苦干、不畏困难、攻克了一个又一个难关。在实现碳中和目标的道路上踏实奋进，走出了一条不寻常的路。

碳中和时代价值及产业化：

氨氢融合零碳直喷内燃机的成功使我国传统柴油机上下游产业链在碳中和时代重新获得新生，只需变化九个关键零部件或系统，其他大部分系统和零部件都可以借用原来柴油机或天然气发动机已有部分。九个零部件或系统包括： ECU电控系统、增压器、氨喷射系统、氨氢喷射系统、气缸盖、活塞、凸轮、氨裂解重整系统、后处理系统。

在基于现有产业链基础上又催生拓延了新的零部件产业，激发了现有内燃机产业的重新调整和布局。仙湖实验室李骏院士工作站已对上述关键系统及部件进行了系统性的技术成果转化研究，制定了产业化布局方案，一部分采取与现有供应商的合作开发与生产，一部分自主工程化开发与生产，由佛山市政府牵头主导技术成果转化，顺利完成相应核心关键部件的产业化落地。

研发背景：

氨与氢已成为国际能源战略的核心，形成了以“氨-氢”两条主线协同的零碳循环经济体。氨作为氢的载体有效解决了氢在产业规模应用过程中所面临两大挑战，一个是低成本高效能的燃料电池技术，一个是安全高效的氢气储运技术。由于氢气成本价格高、安全性差、储运难等问题成了氢能产业发展的主要“瓶颈”。

氨为储氢介质，不仅有望解决传统高压储运氢的难题，还将贯通可再生能源、氢能和传统产业。

绿氢的制取具有地域优势属性，比如：边远的西部高原光电与风电非常充沛，如何远距离运输到需要的地区是最大的问题。由此可采取就地以绿氢合成绿氨，解决了储运难题，有效降低了储运成本。

基于绿氨的特性，在应用端可以采取现场氨裂解分离提取氢气，为氢燃料电池提供燃料。但是氨也是一种无碳燃料，如果氨能够实现存在传统内燃机缸内正常燃烧则会改变现有的车辆动力格局，将继续拉动传统内燃机上下游原有产业链的发展并继承现有成熟完善的配套资源，这将是我国以及世界在实现运输车辆碳中和目标里程碑式的技术创新与突破，也是世界汽车行业发展史上一项创举。

通过对氨内燃机在交通运输商用车辆上的应用仿真与TCO经济分析，得出结论：与所有动力构型包括氢燃料电池动力相比，其全生命周期成本在行业发展的各个阶段都具有绝对的经济优势，甚至超过现有传统柴油车辆的使用经济指标。在续驶里程方面，以长途重载牵引车为例，纯电只能达到500km,氢燃料电池能够达到800km,而氨内燃机能够达到1500km左右,完全满足长途道路运输的要求。