马自达氢燃料汽车

知识点二、马自达氢燃料汽车

与宝马一样,马自达是第二个十分热衷于研究采用氢气作为内燃机燃料的汽车生产商,不过更独特的是,马自达是将氢气用于本品牌最有魅力的转子发动机上面。

早在1991年的东京车展上,马自达就推出了旗下第一款氢转子发动机概念车HRX,该车采用由RX－7转子发动机改进而成的0.49Lx2(转子发动机的排气量通常用单位工作室容积和转子的数量来表示)氢转子发动机,最大功率73.5k W,最大转矩127N·m。1m3的燃料箱储存了相当43m3的压缩氢气,最大巡航里程达到了230km。

1993年,马自达发布了第二款氢转子发动机概念车HR－X20该车采用0.65Lx2氢转子发动机,最大功率95.6k W,最大转矩167N·m。另一个特色是HR－X采用了马自达独自研发的“液晶聚合物塑钢”材料,加强了对于再收回环保材料的运用。

在开发HR－X2的同期,马自达的研发队伍还在1993年研制出以MX－5敞篷车为基础的氢转子发动机试验车。该车排量为0.65Lx2,并在日本汽车研究所举行了实地测试大会。

两年后的1995年,马自达得到当时日本运输省(交通部)批准,两辆以氢转子发动机为动力的Capella Cargo车型正式上路测试。马自达与新日铁公司合作,4年时间内总共进行了超过40000km的测试。该车采用0.65Lx2氢转子发动机,最大功率92k W,最大转矩175.5N·m。

2003年,马自达将氢转子发动机运用到目前唯一量产的转子发动机车型RX－8(见图4-35)上面。2004年10月,采用双燃料系的RX－8氢转子发动机车型获得了日本国土交通省的认可,开始进行公路测试。2006年正式将氢转子发动机车型进行准商业运用对外租赁,位于东京及大阪的两家日本企业获得了首批两台的租赁权。

2004年,世界第3大石油和天然气输出国挪威启动了一项国家计划——HyNor(挪威氢能源之路),其目的是减少CO2放量,并且在资源逐渐枯竭的背景下研究如何利用氢能。

图4-35　马自达RX－8氢动汽车

虽然挪威已基本普及CO2排放为零的水力发电,但工业或家庭用电无法进一步减少CO2的排放量。为此,挪威将希望寄托于承担着国内主要交通运输任务的汽车,通过对汽车能源的改造来达成减少CO2排放量的目的。

挪威将发展重点放在应用氢作为汽车燃料方面,因为氢不仅可以通过本国自产的天然气或水电解而产生,而且不会排放CO 2。

目前,Hy Nor正计划在连接斯塔万格(邻近北海的挪威第四大城市)和奥斯陆(挪威首都)的全长580km的高速公路上,建设可供氢能源汽车补给的基础设施(见图4-36)。2010年已建成包括5座固定式氢燃料补给站和1个拖车式的氢燃料移动补给站在内的6个基础设施。

图4-36　挪威建成首座氢燃料补给站

2006年,马自达参加了挪威首座氢燃料补给站的开幕典礼,并展示了RX－8氢转子发动机车型。2007年,马自达为了促进氢和氢能汽车的普及,决定为Hy Nor提供帮助,并计划在未来一共提供约30辆RX－8氢转子发动机车型供挪威政府及相关单位使用。这是马自达首次将氢转子动力车型交付日本以外地区使用。

2009年,马自达专为Hy Nor计划推出的全新RX－8氢转子发动机车型,基于全新改款的RX－8(见图4-37)。

图4-37　马自达RX－8 Hydrogen RE透视图

马自达RX－8 Hydrogen RE于2003年东京车展首次露面,随着2004年的路试、2006年的租赁,现在已经开始准商业化运作。RX－8 Hydrogen RE的动力源自一台RENIESIS氢转子发动机,RENE－SIS是马自达新一代转子发动机的称谓,该发动机1999年在RX－EVOLV概念车上露面,2003年随着RX－8量产而正式走向市场。新一代的RENIESIS转子发动机最大的改进是采用了侧排气/侧吸气技术,排气量为0.65Lx2,自然吸气,输出最大功率却可达到184k W,最大转矩达216N·m。燃油经济性和净化尾气排放方面也得到了大幅度的改善。

马自达RX－8 Hydrogen RE上的REN ESIS转子发动机,被设计成为可使用氢燃料和汽油双燃料的发动机。发动机外壳上安装了4个氢气喷射器。在使用汽油为燃料行驶时发动机与RX－8是完全一样,采用两侧进排气;当使用氢气为燃料行驶时,发动机便可通过安装在RENESIS外壳上的喷射器直接喷射氢气,由于氢气密度小,喷射量比汽油多得多,因此每个转子配备两个喷射器。使用氢燃料时,氢转子发动机最大输出功率为81k W、最大转矩为120N·m。使用汽油时,氢转子发动机(见图4-38)的最大功率为154k W、最大转矩为222N·m。

图4-38　马自达RX－8 Hydrogen RE上的RENESIS转子发动机

马自达RX－8 Hydrogen RE在后行李舱安置了一个容量74L,35MPa(约350个大气压)的储氢罐,可以行驶60km左右。马自达还有意研发70MPa(约700个大气压)的储氢罐。为了确保安全,该车还配备了4个氢气泄漏检测装置。驾驶人可以通过切换按钮来选择使用汽油或氢燃料,仪表上也多出了一项氢气余量显示表,以提醒驾驶人关注氢气余量。

马自达RX－8 Hydrogen RE上的RENESIS转子发动机,被设计成为可使用氢燃料和汽油双燃料的发动机。

氢能由于具有清洁、高效、可再生等特点被誉为21世纪理想能源,但许多关键技术尚未成熟,而且生产成本高昂,短期内很难实现产业化。随着氢制取技术和使用技术的不断进步,人们越来越乐观地认识到氢离人们的生活越来越近了。可以预见,未来世界将从以碳为基础的能源经济形态转变为以氢为基础的能源经济形态。氢能是汽车作为燃料的最终目标。