Porsche開發高性能氫內燃機的潛力 可在紐柏林跑出不錯的單圈成績

Written by: Bear

在一項研究中，Porsche Engineering研究了氫內燃機的潛力。其結果是高性能動力總成的排放達到與環境空氣處於相同的水準。Porsche有不同的動力總成解決方案，包括混合動力系統、電力驅動和高效內燃機，目前正在並行開發，以用於未來的車輛。而氫氣是傳統燃料或合成燃料(e-fuels)的潛在替代品，以用於內燃機，這是Porsche Engineering關於該主題研究的一部分。

目前，全球氫引擎(Hydrogen engine)的工作正在進行中，但這主要是針對每升排氣量輸出約50 kW的相對低動力輸出的商用車。Porsche Engineering引擎模擬高級專家Vincenzo Bevilacqua表示，「對於乘用車行業來說，這是不夠的。因此，我們開發了一種氫內燃機，旨在匹配當前高性能汽油引擎的馬力和扭力作為概念研究。同時，我們還實現了低油耗並將排放保持在與環境空氣相同水準的目標。我們研究的起點是現有的4.4升八缸汽油引擎，或者更確切地說，是數位數據集，因為我們使用引擎性能類比虛擬地進行了整個研究。」

對引擎模型的修改包括更高的壓縮比和適應氫氣的燃燒，但最重要的是，新的渦輪增壓系統。Bevilacqua解釋說，「為了清潔燃燒氫氣，渦輪增壓器必須提供大約兩倍於汽油引擎的空氣品質。然而，另一方面，較低的廢氣溫度導致排氣側缺乏推進的能量。這種差異無法用傳統的渦輪增壓器來解決。因此，Porsche Engineering研究了四種替代的，特別強大的渦輪增壓概念，其中一些來自賽車運動領域。」

所有系統都由幾個電動輔助渦輪增壓器組成，其中一些與空氣系統中的附加控制閥或電控壓縮機相結合。Bevilacqua說，「在基準研究中，每個渦輪增壓系統都顯示出特定的優點和缺點。因此，正確概念的選擇高度依賴於所討論的氫引擎的要求概況。」

對於相關的引擎研究，開發團隊選擇了一種帶有背靠背壓縮機的渦輪增壓系統。這種設計的特點是兩個壓縮機的同軸佈置，其由渦輪機或使用共用軸支撐電動機驅動。空氣流經第一台壓縮機，在中冷器中冷卻，然後在第二級中重新壓縮。

氫引擎的輸出馬力約為440 kW(約590 hp)，與原始汽油機組相當。為了更好地評估動力總成的性能，Porsche Engineering在紐柏林北環賽道上總重量相對較高的2,650公斤豪華級參考車型中對其進行了測試，儘管完全是虛擬的：駕駛是使用所謂的數位孿生體進行的，即基於計算機的真實車輛表示。單圈時間為8分20秒，最高時速可達261 km/h，在駕駛動態方面表現出了巨大的潛力。

由於其化學成分，碳氫化合物和一氧化碳在氫氣燃燒過程中都不會釋放出來，顆粒物也不會產生。因此，在優化氫引擎排放方面，Porsche Engineering的專家專注於氮氧化物的減少。在廣泛的優化回合中，他們調整了引擎的操作策略，以實現最清潔的燃燒。他們的方法是透過極稀薄的燃燒來保持較低的原始排放水平，從而可以省去廢氣後處理系統。

Porsche Engineering引擎模擬專家工程師Matthias Böger說「事實證明，氮氧化物排放遠低於目前正在討論的歐盟7期標準設定的限制，在整個引擎排放中接近於零。」為了更好地將排放測試的結果置於背景中，他與空氣質量指數進行了比較。它被政府當局和其他機構用作評估空氣污染水平的基準。一般來說，每立方米高達約40微克氮氧化物的濃度等同於良好的空氣品質。因此，不會對環境產生重大影響。

👉 【四輪解密】四款50萬內旅行車全面盤點！好開又好載、精省人生全面開通！

排放與環境空氣處於同一水準

除了幾乎無法測量的排放外，氫引擎還由於其稀薄燃燒，在WLTP測試以及與未來客戶相關的使用中能提供高效率。甚至，量產後的氫動力總成的成本可以與汽油引擎的成本相媲美。雖然渦輪增壓器系統和氫引擎的許多機械部件更複雜，因此更昂貴，但能夠符合歐盟7期法規之下，引擎不需要廢氣後處理系統，因此整體得以有相近的成本。

Porsche Engineering團隊能夠以虛擬方式執行所有測試，因此非常高效。既定的模擬流程以及在建模和計算方面的豐富經驗為此奠定了基礎。從最初的想法到完成研究，Porsche Engineering只花了六個月的時間。Bevilacqua說，「這包括基本工作，例如：創建新的類比模型，這些模型考慮了與汽油相比，氫的不同化學和物理性質。」

氫引擎不太可能以目前的形式投入生產，但無論如何，這並不是該項目的主要目標。相反，重點是研究替代驅動技術的技術潛力，並擴展現有工程工具的功能。憑藉這些專業知識，Porsche已準備好各種有效地處理未來的客戶專案。

👉 更多電動車與油電車：https://autos.yahoo.com.tw/car-topics/EV-and-Hybrid

👉 最新上架汽車車款：https://autos.yahoo.com.tw/latest-cars

👉 最新上架機車車款：https://autos.yahoo.com.tw/latest-bikes

👉 更多汽車試駕：https://autos.yahoo.com.tw/car-topics/testdrive

👉 熱門中古車排行（預算20-40萬）：https://autos.yahoo.com.tw/popular-used-cars?price_range=20-40

👉 搜尋更多新車規格：https://autos.yahoo.com.tw/new-cars/

👉 更多熱門新車排行：https://autos.yahoo.com.tw/popular-cars