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柴油机“变身”氢燃料动力装置

来源:汽车商业评论(朱琳)22年1月17日 13:22


盖多·杜马瑞(Guido Dumarey)是一位性格爽朗的比利时工程师,他在1986年创建了邦奇集团(Punch Group),这是一家由家族所有的企业与投资集合体,总部位于欧洲,年收入超过5亿欧元。

这些收入的大部分来自于邦奇集团的汽车部门,该部门提供动力总成部件和工程服务。

杜马瑞是邦奇集团的首席执行官,他擅长收购那些陷入困境的企业,这些企业的所有者愿意以低价出售业务以挽救工作。随后,这些企业将被重组,其中许多业务通常会作为首次公开募股的一部分被出售。

在邦奇集团现有的投资组合中,有两个关键部分是通用汽车在欧洲的废弃部门:位于法国斯特拉斯堡的一家变速器工厂,以及位于意大利都灵的一家推进器工程中心。

斯特拉斯堡的工厂于2012年被收购,并更名为邦奇动力系统(Punch Powerglide),获得了2.5亿欧元的资金,以扩大其产品和生产。

如今,该工厂向宝马、采埃孚,以及中国、俄罗斯和印度的汽车制造商提供六速和八速的自动变速器。

邦奇集团表示,重组后拯救了斯特拉斯堡的1000个直接工作岗位和3000个间接工作岗位。

经过六年的努力,邦奇集团在2020年终于说服了通用汽车出售其都灵工程综合体,该综合体自2005年以来一直是美国汽车制造商的全球柴油发动机生产中心。

这个部门是通用汽车在2005年从菲亚特汽车公司分离出来后创建的,购买这个部门,使邦奇集团能够得到在Turin Polytechnic Citadel工作的700多名工程师和技术人员。

杜马瑞计划利用所有这些知识和经验,将柴油机改造成无二氧化碳的氢燃料动力装置。他在接受采访时解释了如何实现这一目标。

Q:邦奇集团计划在2024年前开始将柴油机改造成氢燃料动力装置。这么做的原因是什么?

A:原因很简单,因为欧洲和中国正在强制要求任何类型的交通工具都实现零排放。电池驱动的车辆是选择之一,但不是唯一的选择,尤其对于重型卡车和轻型商用车来说更是如此。

对于这些车辆来说,最相关的数字是可用的有效载荷。但是为了增加续航能力,你需要更多的电池,而这又会进一步增加重量,从而减少了有效载荷。

因此,我们认为,将燃烧柴油的发动机转换为燃烧氢气,这提供了一种非常有效的方法,这样一种方法带来了无二氧化碳化的交通,从技术上和社会上来说都是有益的。

Q:为什么从社会上来说也是?

A:汽车行业,尤其是欧洲的汽车行业,已经在柴油技术方面进行了大量投资,从发动机到注水和控制系统等等。如果我们只使用电池动力的话,所有的这些投资,以及与柴油机有关的大多数工作岗位,都面临着灭绝的风险。

Q:将柴油机转换为燃烧氢气的最大技术挑战是什么?

A:氢气的燃烧速度是柴油的七倍,所以你需要降低发动机燃烧室的温度。注水是一种成熟的技术,但一个负面的副作用是,会产生腐蚀。润滑是另一个潜在问题,因为发动机往往非常干燥,所以喷雾润滑是唯一的解决方案。发动机本身只需要对气缸盖进行小的改动。注水和控制系统也需要重新加工来处理氢气。

Q:将汽油发动机转换为燃烧氢气的动力系统的话会更加困难吗?

A:并不是这样的。汽油发动机的主要问题在于其耐久性。现代柴油机的设计寿命为35万公里,而汽油机的设计寿命约为25万公里。

Q:邦奇集团计划到2024年开始生产氢燃料发动机。它的产品组合中会有什么?

A:我们正在研究无二氧化碳的解决方案,功率从80千瓦时到400千瓦时(109到544马力)。在这个范围的顶端,我们目前正在测试将通用Duramax 6.6升V-8柴油发动机转换为氢燃料发动机。

(这款发动机是由通用旗下的都灵中心设计的。邦奇集团拥有在全球范围内销售该发动机氢动力变体的权利,而这款发动机的柴油版可以在除美国以外的任何地方销售。)

通用Duramax 6.6升V-8柴油发动机

然后,我们正在研究一个500毫升的燃烧室,可以适用于多种排量的发动机,从3.0升V-6到2.0升I-4。我们也有能力制造1.5升的三缸发动机,不过它不在我们的近期计划中。

Q:纵观邦奇集团的历史,你们是否已经瞄准了某些潜在的柴油发动机工厂?

A:我无法透露任何具体的事情,但你可以很容易想到,欧洲各地很快就会有很多陷入困境的柴油发动机工厂。

Q:你为什么期望自上而下地推广氢动力发动机?

A:主要是由于加氢基础设施的限制。到2023-24年,欧洲应该开始在主要公路上建立大量的加氢站。欧盟绿色协议提出,到2030年,在跨欧洲交通网络走廊上,每隔150公里就应该有一个加氢站。这对于满足重型卡车的需求来说足够了。尺寸不超过福特Transit的轻型商用车将紧随其后。

Q:那么乘用车呢?

A:对于乘用车的挑战更多在于封装而不是技术。一辆汽车需要一个能够储存约4公斤氢气的燃料罐。虽然氢气罐的重量只相当于电池重量的一小部分,大约50公斤,而电池的重量是几百公斤,但氢气罐需要占用大约100升的空间。

如果你想把氢气罐放在轿车的后备箱里,这将是一个重大的封装挑战。对于掀背式轿车来说,这甚至是更大的问题。对于乘用车来说,我们认为更有希望的解决方案是电动飞轮,我们称之为Flybrid。

Q:什么是Flybrid?

A:Flybrid是一个机械飞轮,以高达42000 rpm的转速运行,将制动时回收的动能反馈给车轮。动能可用于减少启动和加速时的发动机负荷。我们还有第二个应用,就是将发电机与飞轮相连,为一个小型电池充电。

邦奇的Flybrid飞轮

在这里,通过一个插入变速器的马达,将储存的能量反馈给车辆,这就类似于完全混合动力车的情况。我们已经在伦敦的一些出租车上测试了这一解决方案,在这些测试中我们发现,油耗节省了约34%。我们也在一辆捷豹XF柴油车上测试了Flybrid,实现了22%的油耗降低。

Q:您在汽车行业有着非常成功的职业生涯,对于没有实现的交易有什么遗憾吗?

A:我曾试图收购通用在澳大利亚阿德莱德的霍顿工厂,但没有成功。那家工厂在一个非常好的后轮驱动平台Omega上生产汽车。我进入了动力总成领域,因为多种应用的最佳平台是后轮驱动,但我没有得到这笔叫易。事情就是这样。

(通用和邦奇在2016年2月结束了对该工厂的谈判,工厂于2017年10月中止运营。69年来,该工厂共生产了760万辆汽车。)