沃尔沃卡车投资新技术，兼容氢气等多种燃料的清洁内燃机！西港HPDI技术解析

毫无疑问，未来的商用车一定会是清洁、零排放的。不过，这并不意味着内燃机会就此消失。作为一种相当直接的驱动方式，内燃机的潜力还远远未被榨干。最近，沃尔沃卡车投资了一种新的技术，该技术能够使内燃机兼容柴油、天然气、氢气、甲醇、氨、乙醇、生物丙烷七种燃料，最终实现低排放乃至零排放的内燃机。

这项神乎其神的技术叫做HPDI，High Pressure Direct Injection，翻译成中文叫“高压直喷”。该项技术由加拿大Westport西港公司开发（和潍柴合资的那个西港），沃尔沃投资了2800万美元与其成立合资公司，共同推广HPDI技术。潍柴WP12HPDI天然气发动机所采用的也正是这项技术，官方称：HPDI技术是唯一能与柴油发动机相媲美，可广泛应用于大马力天然气重型卡车的发动机技术。

HDPI技术的核心是由西港公司开发的全新专利喷油嘴。该喷油嘴采用了双同心针设计，分为内圈喷嘴和外圈喷嘴。其中内圈喷嘴用于喷射少量柴油，外圈喷嘴用于喷射氢气等主要燃料。在发动机运行时，喷油嘴喷出的柴油将被压燃，之后将主要燃料引燃。柴油仅负责引燃主要燃料，主要的做功还是由主燃料负责。这种工作方式有没有让你想起沃尔沃卡车的G13C天然气发动机呢？

在工作方式方面，采用HPDI系统的发动机和普通的柴油发动机差别不大。因此，HDPI系统具备较强的适应性。根据西港公司的资料来看，采用HDPI系统的发动机可以保留基础机型的缸体、曲轴箱等结构设计，仅需对气缸盖等处进行简单修改，就能实现柴油机到清洁内燃机的无缝过渡。

采用HPDI系统的发动机具备与柴油机类似的特性。首先，柴油机的高压缩比被保留，这能够让喷油嘴喷射的燃料燃烧更充分，同时无需对发动机结构做出太大修改。此外，主燃料的喷射时机进行了优化，柴油先被喷射，作为先导点火。在压缩冲程即将结束时，主燃料才会被喷射进气缸内部，以此来实现更长时间的稳定燃烧，避免发动机爆震。由于HPDI系统采用高压喷射，因此主燃料的雾化效果更好，从而实现更高的效率。

相较于传统的柴油发动机来说，采用HPDI系统的发动机具备了更强的动力。在实际测试中，采用HPDI系统的发动机的功率和比柴油发动机高出了20%。此外，采用HPDI系统的发动机保留了柴油机的驱动特性，依旧具备较高的动力输出和较好的发动机制动能力。在热效率方面，采用HPDI系统的发动机具备51.5%的热效率，实现了更具效率的驱动。

排放方面，由于HPDI系统仍需要压燃柴油来引燃主燃料，因此还是有柴油参与了燃烧过程，因此，搭载HPDI发动机的卡车依旧需要安装尾气后处理系统以及柴油油箱。不过，参与燃烧的柴油量较少，使得燃烧产生的氮氧化物水平更低，能够满足即将到来的欧洲七号（欧七）排放标准。

2021年年初，斯堪尼亚与西港公司合作，将HPDI系统集成进了自己的新一代13升柴油发动机（CBE1）上进行测试。2022年10月，测试结果揭晓，搭载HPDI系统的CBE1发动机具备51.5%的热效率，道路负载条件下达成了48.7%的热效率。此外，该发动机提供了出色的低转速扭矩表现，达到28bar BMEP@900转。斯堪尼亚技术主管称，该系统能实现较快的上市时间，并且改进成本低，更适合长途运输及电力基础设施较少的地区，成为电动卡车的有力补充。

在2022年的IAA车展上，西港展出了一台集成了HPDI系统的沃尔沃FH氢内燃机卡车。该车搭载了西港专为氢内燃机打造的H2 HPDI系统，被视为是未来氢内燃机的短平快解决方案。此外，沃尔沃与西港成立了合资公司，共同开发下一代HPDI系统，并优先应用在沃尔沃卡车之上。感谢您阅读本篇文章！还想看到更多有趣有料的商用车内容，别忘了关注我们哦！