保时捷4.0发动机介绍（穷人用电富人烧氢）

从年初到现在聊过多少台“烧氢”的内燃机？日本丰田系（马自达 斯巴鲁）联合雅马哈的豪华阵容，福特“静悄悄”地提交相关技术专利，雷诺更是直接把搭载氢内燃机动力的概念车给发布了出来。对于我这种内燃机的忠实拥趸而言，烧什么不重要，重点是车一定还是要烧点什么。所以，每一次氢内燃机的新闻都能让我充满期待。这不，保时捷也在近日公开了一部分有关氢能燃机的研究结果。一时之间，颇有一种百家争鸣的感觉。

其实有关“烧氢”，保时捷并非是心血来潮。早在这一次公布相关发动机的具体运作和数据之前，保时捷此前就有进行包括二氧化碳和氢成分的合成燃料的研发，以此在保留内燃机的基础上，实现可以媲美纯电动车的环境友好水平。按照当时披露的进程，今年就是测试“氢基”燃料的时间节点。所以这次披露氢燃料发动机较为详细的数据信息，很有可能是保时捷阶段性发展的结果。

图：雅马哈参与打造的氢燃料内燃机

具体来看，保时捷目前选中的是一台4.4L排量的双涡轮增压V8发动机作为这项模拟测试的基础。参考目前或许是在“烧氢”上表现最为激进的丰田及其合作伙伴，首选V8这种大排量基础的发动机，成为他们的共识。但是丰田那边拿出的雷克萨斯RC F那台2UR-GSE 5.0L V8，是一台自然吸气发动机，而保时捷这边则是双涡轮基础。不过参考福特与雷诺的技术路径，或许涡轮增压才是氢燃料内燃机的主流。因为高压缩比在汽油内燃机时代就是抑制早燃和回火的成熟办法，而面对更为活跃的氢燃料，同样成熟的涡轮增压技术成为多数车企更为信赖的选择。

而发动机数据是这次保时捷披露信息中最有意思的一个部分，一来是目前这一批参与氢内燃机的车企们，大多数都还没有到深入动力数据的地步。二来，当年宝马Hydrogen 7在兼容汽油与氢燃料的测试中，采用氢能源的情况下动力输出表现基本等于断崖式的下滑。这一度也给氢能源内燃机的开发泼上了一盆冷水。回到保时捷的这次测试，目前给出的功率输出数据大约为440kW。虽然在一众保时捷燃油版车型中，没有翻到4.4T V8这套动力的参数，但即使对比在售的保时捷Cayenne Turbo GT 4.0T（最大功率471kW），这台氢燃料发动机确实做到了汽油发动机的动力水准。

有关发动机缸体部分还有一点值得聊的地方在于“脾气”，不出意外保时捷这台氢燃料发动机又是一个“暴躁”的选手。由于氢燃料早燃的特性，对于内燃机而言，目前比较流行的长行程发动机就显得格格不入。但好在对保时捷、雷克萨斯这类品牌而言，库存的大缸径、短行程的文艺复兴产品还是很丰富的。与前面聊的一样，虽然没有具体的4.4T的相关数据，但一路走过来，无论是十年前的M48.51发动机，还是现在Cayenne Turbo GT的4.0T，最多也不过是缸径与冲程做到1：1而已。

接下来是保时捷这款氢燃料内燃机技术的核心部分，即增压系统。对于涡轮增压发动机改造氢燃料动力，其难点有两个大类。第一个是温度控制，毕竟涡轮增压本身就会带来额外的散热压力，而氢燃料本身就是对温度极为敏感的能源。不过，这点或许是因为保时捷开发的混合燃料，又或者有其它的技术解决方案，总之在这次的信息披露中并没有明确。第二个便是尾气加压问题，这个其实是所有内燃机共同需要面对的问题，因为采用氢基燃料之后，原本燃烧的尾气被大幅削减。前面采用自然吸气的丰田系阵营，大刀阔斧在采用了8-1的夸张排气结构，等于说是将燃油发动机调整至适合氢燃料的结构。而保时捷则不打算大动干戈，它的逻辑仍然是想让氢燃料适应原本的燃油发动机结构。

从保时捷公布的技术路径来看，在不改变V8发动机原本的进排气结构上，如何对废弃进行高效加压，都是核心主旨。虽然保时捷也表示，每一种方案都有自身特定的优缺点。但我们从图片中也可以很明显的看到，上面两套方案，由于通路的设计过于复杂，其中还免不了使用各类控制阀、旁通阀等高精电控零部件。其稳定性以及内部能源供给都将成为隐患。

而最终获得青睐的是下方右侧的方案，虽然下方的两个方案在结构上都能算是相对简单，但显然右侧方案对于废气的运用更为彻底。这也符合保时捷计划优化氢燃料内燃机最主要的氮氧化物排放循环，通过更为稀薄且温度相对较低的燃烧，保持较低的整体排放，以此省去传统汽车的排期处理系统，将整套动力系统的总成本，压缩回到一个可控的范围。

目光回到这套方案上，当相对高温的废弃通过发动机排气歧管来到第一个压缩阶段，然后通过中冷器进行冷却，再进入由两个同轴背靠背布局的增压系统，进行第二轮再压缩，从而获得相对冷却的高压气体。整套方案的精妙之处在于，同轴结构布局的涡轮增压器可以在同一配套电源的支持下，轻松实现更精确的电控。其次，在相对简单的结构下，该方案能够实现更为理想的废气加压效果。

新能源是汽车的发展趋势，但新能源并不意味着有且只有电能。氢作为脱碳能源，即使在保留百年汽车内燃机发展的技术沉淀下，仍然能够实现具有时代意义的可持续发展目标。只不过，从保时捷、丰田等热衷开发氢内燃机的车企技术路径来看，“烧氢”技术即使能够落地商业化，恐怕在相当一段时间也只能是更有经济实力的消费者才能体验的技术。