氫內(nèi)燃機(jī)
(Hydrogen Internal Combustion Engine, H?-ICE)是一種以氫氣為唯一燃料、通過(guò)點(diǎn)燃式或壓燃式循環(huán)直接燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的內(nèi)燃機(jī);它保留了傳統(tǒng)汽油/柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸-活塞結(jié)構(gòu)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)和配氣系統(tǒng),但針對(duì)氫氣的高擴(kuò)散性、寬可燃極限和極低潤(rùn)滑性進(jìn)行了氣道設(shè)計(jì)、噴射策略、點(diǎn)火系統(tǒng)和材料工藝的重新優(yōu)化。
與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)相比,其缸內(nèi)燃燒產(chǎn)物幾乎僅為水和少量氮氧化物,通過(guò)稀薄燃燒和尾氣后處理可實(shí)現(xiàn)近零碳排放,是當(dāng)前重卡、船舶、工程機(jī)械等重載場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)“零碳動(dòng)力”最具產(chǎn)業(yè)復(fù)用價(jià)值的技術(shù)路線(xiàn)之一。
01
技術(shù)優(yōu)勢(shì)
延續(xù)傳統(tǒng)架構(gòu),突破性能瓶頸

1.
零碳燃燒與高可靠性:氫內(nèi)燃機(jī)通過(guò)氫氣直接燃燒產(chǎn)生動(dòng)力,主要排放物為水蒸氣,幾乎無(wú)二氧化碳及氮氧化物,實(shí)現(xiàn)真正意義上的 “零碳燃燒”;其核心機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)高度兼容,可復(fù)用 70%-80% 的零部件及生產(chǎn)鏈。
2.
高能量密度與補(bǔ)能效率:氫氣能量密度高達(dá) 120MJ/kg(汽油約 44MJ/kg),配合高壓儲(chǔ)氫系統(tǒng)(如 70MPa 氣罐),氫內(nèi)燃機(jī)重卡續(xù)航可達(dá) 800-1000 公里,接近柴油車(chē)水平;適配長(zhǎng)途干線(xiàn)物流、港口運(yùn)輸?shù)雀邚?qiáng)度作業(yè)場(chǎng)景。
3.
技術(shù)迭代與場(chǎng)景適配:近年來(lái)氫內(nèi)燃機(jī)熱效率突破 45%,接近柴油發(fā)動(dòng)機(jī)水平;通過(guò)高壓直噴、渦輪增壓等技術(shù)優(yōu)化,其功率輸出可達(dá) 412kW,覆蓋中重型商用車(chē)需求。
02
全球氫內(nèi)燃機(jī)市場(chǎng)
技術(shù)與政策,驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)重構(gòu)

隨著全球碳中和進(jìn)程加速,氫內(nèi)燃機(jī)正從實(shí)驗(yàn)室走向規(guī)?;瘧?yīng)用。2025年全球氫內(nèi)燃機(jī)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)突破50億美元,年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)38%。
- 01 -
歐洲
商用車(chē)領(lǐng)域領(lǐng)跑全球,某GenH2氫內(nèi)燃機(jī)重卡搭載16.8升H4576發(fā)動(dòng)機(jī),熱效率突破43%,配合70MPa儲(chǔ)氫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)600公里續(xù)航,2025年起將在歐洲干線(xiàn)物流全面替代柴油車(chē);在歐盟碳關(guān)稅(CBAM)政策倒逼下,氫內(nèi)燃機(jī)商用車(chē)可豁免每噸80歐元的碳排放成本,成為出口企業(yè)的戰(zhàn)略選擇。
- 02 -
北美
能源巨頭深度布局,2025年美國(guó)啟動(dòng)"氫能走廊"示范項(xiàng)目,服務(wù)西海岸港口運(yùn)輸;其多燃料一體化動(dòng)力鏈技術(shù)可兼容柴油、天然氣、氫氣,主機(jī)廠(chǎng)改造成本降低40%;某新能源巨頭旗下一電動(dòng)車(chē)氫燃料版已進(jìn)入測(cè)試階段,采用固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù),續(xù)航突破1000公里。
- 03 -
亞太
中日韓競(jìng)逐技術(shù)高地,我國(guó)某重汽品牌氫內(nèi)燃機(jī)牽引列車(chē)以45.03%熱效率和1100公里續(xù)航刷新行業(yè)紀(jì)錄,2024年完成柏林-巴黎氫能線(xiàn)路測(cè)試,每百公里氫耗僅12千克;日本韓國(guó)研發(fā)的一系列車(chē)型在富士24小時(shí)耐力賽中表現(xiàn)接近燃油車(chē),計(jì)劃2025年量產(chǎn)賽道租賃車(chē)型;同時(shí)也與政府合作開(kāi)發(fā)氫內(nèi)燃機(jī)船舶動(dòng)力系統(tǒng),目標(biāo)2030年實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)洋貨輪零碳航行。
03
砂鑄工藝
復(fù)雜內(nèi)腔和高密封的超優(yōu)解
作為氫內(nèi)燃機(jī)缸體缸蓋生產(chǎn)的“頂流”,砂鑄工藝完美匹配了這類(lèi)關(guān)鍵部件的技術(shù)需求:
1.復(fù)雜結(jié)構(gòu)“全包容” 氫內(nèi)燃機(jī)缸體缸蓋需集成高密度冷卻水道、氣道、氫燃料噴射通道等復(fù)雜內(nèi)腔結(jié)構(gòu),砂鑄通過(guò)砂型的靈活塑形(尤其結(jié)合3D打印砂型技術(shù)后),能精準(zhǔn)復(fù)刻這些異形結(jié)構(gòu),無(wú)成形死角,避免了壓鑄等工藝對(duì)復(fù)雜內(nèi)腔的成形限制。
2.材料與性能“雙適配” 氫內(nèi)燃機(jī)對(duì)材料強(qiáng)度、耐氫脆性能要求極高(如高強(qiáng)度鑄鐵、耐熱鋁合金等),砂鑄可兼容從鑄鐵到高合金材料的熔煉澆注,且能通過(guò)控制砂型透氣性、冷卻速度優(yōu)化鑄件內(nèi)部致密度,減少縮孔、裂紋等缺陷,保障抗氫脆和耐高溫高壓性能。
3.成本與靈活性“雙在線(xiàn)” 當(dāng)前氫內(nèi)燃機(jī)處于技術(shù)迭代期,缸體缸蓋設(shè)計(jì)需頻繁優(yōu)化,砂鑄的砂型模具成本遠(yuǎn)低于壓鑄等工藝的金屬模具,且通過(guò)快速砂型制造(如3D打印砂型)可縮短開(kāi)發(fā)周期;同時(shí),砂鑄能高效生產(chǎn)大型、重型鑄件(適配商用車(chē)大排量氫內(nèi)燃機(jī)),完美適配行業(yè)從研發(fā)到量產(chǎn)的全階段需求。
這種“復(fù)雜結(jié)構(gòu)能成形、特殊材料能兼容、成本周期能控制”的綜合能力,讓砂鑄成為氫內(nèi)燃機(jī)核心部件生產(chǎn)的最優(yōu)解。
04
康碩集團(tuán)
"Castomize360" 一體化服務(wù)
以氫內(nèi)燃機(jī)的缸體缸蓋智能制造,帶給客戶(hù)全鏈條核心優(yōu)勢(shì):
1.
設(shè)計(jì):依托數(shù)字化建模與仿真技術(shù),可精準(zhǔn)匹配氫內(nèi)燃機(jī)復(fù)雜冷卻水道、氫燃料噴射通道等異形結(jié)構(gòu)需求,設(shè)計(jì)迭代周期縮短 70%,助力客戶(hù)快速響應(yīng)技術(shù)升級(jí)。
2.
砂型3D打印:采用 KSS1800B 高速打印機(jī),實(shí)現(xiàn)最小 0.8mm 壁厚砂型一次成型,砂料浪費(fèi)減少 90%,較傳統(tǒng)砂型制造成本降低 35%-50%,靈活適配氫內(nèi)燃機(jī)研發(fā)到量產(chǎn)的全階段需求。
3.
智能鑄造:通過(guò)溫控系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)凝固過(guò)程,兼容蠕墨鑄鐵、奧氏體不銹鋼等抗氫脆材料,鑄件致密度提升 20%,殘余應(yīng)力降低 60%,確保缸體缸蓋耐高壓、抗氫脆性能達(dá)標(biāo)。
4.
精密機(jī)加工:以五軸聯(lián)動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)微米級(jí)精度控制,氣門(mén)座圈孔圓柱度誤差≤5μm,裝配密封性提升 20%。
5.
檢驗(yàn)檢測(cè):結(jié)合三維掃描與 AI 視覺(jué)檢測(cè),全尺寸精度誤差可追溯至 0.01mm,為客戶(hù)筑牢質(zhì)量防線(xiàn)。
整個(gè)一體化方案實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)到交付做到完全快速響應(yīng),全生命周期碳排放降低 42%,既滿(mǎn)足氫內(nèi)燃機(jī)核心部件的嚴(yán)苛性能要求,又幫助客戶(hù)降本增效、加速技術(shù)落地和產(chǎn)品交付。
SUMMARY
總結(jié)
氫內(nèi)燃機(jī)正成為全球交通運(yùn)輸碳中和的戰(zhàn)略支點(diǎn),隨著全球市場(chǎng)快速發(fā)展,康碩憑借技術(shù)領(lǐng)先性、成本控制和生態(tài)整合力,將在氫內(nèi)燃機(jī)核心零部件領(lǐng)域建立優(yōu)勢(shì),以一體化智能制造技術(shù),成為撬動(dòng)這一變革的關(guān)鍵杠桿。
