雅馬哈+馬自達+斯巴魯：內燃機永不為奴，哪怕V8裏燒氫氣

千百年來人類科技樹圍繞的核心似乎就是“燒點什麼”。自從普羅米修斯帶來了火種，燒柴、燒煤、燒炭、燒油，“玩火”就成了藍色星球上最燦爛的科技文明，汽車內燃機更是這棵科技樹上的甜美果實。可是不對呀，現在不是在推廣電氣化嗎？就算汽車內燃機界的偏執狂魔馬自達與斯巴魯，似乎也不能免俗。不過就像手機圈LCD永不為奴，在豐田系汽車製造商的牽頭下，引入了雅馬哈以及川崎重工兩位外援。再該合作項目背景下，一台以氫氣為燃料的V8內燃機已經呼之欲出。

氫燃料平替汽油？

沿用內燃機結構最表面的優勢，就是能夠繼續站在巨人的肩膀上。就像這台目前披露的氫燃料V8發動機，就是在雷克薩斯RC F那台2UR-GSE 5.0L V8的基礎上改進而來。在汽油機情況下，雷克薩斯這台發動機最大馬力為477匹，最大扭矩530N·m。改造為氫燃料之後，最大馬力為455匹，最大扭矩540N·m（數據細節不明確）。雖然馬力相對小了一點，但扭矩則是相應增強，並且最大扭矩在3600rpm就能到來，汽油版本最大扭矩則需要等到4800rpm。不過數據和前景雖然很美好，但直接“燒氫氣”真就那麼簡單嗎？

作為元素週期表上排行第一的元素，氫本身就是極為活躍的存在。無論是對金屬的滲透能力，還是極易燃燒的特質，對於機械性點滿的內燃機來説，用氫作為燃料，無疑是需要全方位的強化。比如雅馬哈對於這台氫燃料發動機，就表示在噴油器、缸蓋、進/排氣等部件進行了改造。至於那無比醒目和誇張的8-1排氣管，就更不用説了。我們接下來就挨個兒進行“推測”。

擺在枱面上的高熱值和高缺陷

氫作為燃料可以看做是天然的超高辛烷值汽油，加上氫與氧混合氣體燃料速度較快，所以作為內燃機的燃料，氫擁有很好的抗爆性。而且在目前的所運用的燃料之中，氫擁有幾乎最高的發熱值（核燃料除外）。如果與汽油相比，氫燃燒的發熱值幾乎是它的三倍。總結就是，氫燃料燃燒速度快，火焰傳播速度快，點火能量低等特點。如果套用汽油機的結構，最容易發生的問題就是早燃、回火甚至爆燃等。

所以，這款改造後的氫燃料發動機，將進、排氣的位置直接調換，排氣集成在V型發動機內側，而進氣結構則放在外側。這樣一來可以減少進氣道的長度，並且減少內燃機運轉時的散熱對進氣管道的影響，造成混合氣體温度過高導致的早燃問題。同時還有利於均衡的增加兩側氣缸的進氣量，畢竟發熱值增加後，所需要的進氣量也是對應增多。

改用氫燃料之後，高壓縮比也是抑制早燃、回火等異常燃燒現象的成熟辦法。因此很多其它品牌的氫燃料內燃機採用渦輪增壓形式。但是渦輪增壓會額外帶來散熱的壓力，温度對於敏感的氫氣無疑是“大敵”。而豐田與雅馬哈選中的這台雷克薩斯V8發動機本身就是自然吸氣結構，但它原始的壓縮比底子就能達到12.3。所以選它來改裝肯定不是心血來潮。至於高壓直噴也是必須的，氫燃料的噴射，只會比燃油時代要求更高、更精確。而在點火方面，預計會使用點火面積更小、散熱更好的火花塞。

腦通大開的猜測，等雅馬哈打臉？

為了克服氫燃料的活躍特性，除了以上內燃機中已經比較成熟的技術運用，也還有一些劍走偏鋒的可能。比如説，較為直接的辦法，還可以向氣缸內噴射冷空氣，甚至是水，來起到降低燃燒温度，穩定發動機功率以及降低氮氧化物排放的效果（氫燃燒會產生氮氧化物，並非完全意義的“零排放”）。對於燃燒氫氣而言，水在循環中本身就是可再生的。但對於水的噴射精度或許會比燃料更苛刻。因為直接向缸內噴水，有可能會讓機油喪失潤滑效果，嚴重的還會腐蝕氣缸壁。

既然前面説到，氫燃燒還會產生氮氧化物，那麼靈活運用這種“尾氣”，也可能是氫燃料內燃機的新課題。畢竟氮氣是出了名的惰性氣體，將燃燒後產生的氮氣迴流到進氣環節中，可以有效降低混合燃燒氣體中的氧含量，達到克服早燃和回火的目的。只不過這種結構需要更為精密的計算，以及更復雜的導流結構。也容易出現降低功率，甚至燃燒不完全的副作用。

買車送雅馬哈調音？材料學壓力山大

猜測完了，我們再回到目前可見的結構上。當進氣佔據了V8發動機的外側，排氣結構自熱被擠到了內側。8個氣缸的排氣直接被集合到一個排氣管上，如此誇張的排氣結構，似乎在宣誓氫燃料燃燒過程中對於排放的友好程度。而根據雅馬哈的表述，該設計下的排氣結構，能夠產生很獨特的高頻聲音。看來造樂器起家的雅馬哈，在改造發動機的時候，也沒有忘記自己的老本行。對於天然聲浪的追求，本身也是大家對內燃機戀戀不忘的重要原因之一。

至於説缸蓋等部分的改造，我猜測更多的還是在材料方面。缸蓋作為發動機中加工精度和複雜度都出類拔萃的部分，除了面對傳統燃油內燃機時代的高温沖蝕和摩擦，在氫燃料的背景下，還要面對“氫脆”的挑戰。即最開始提到的，氫對於金屬的“腐蝕”。作為車規級別的核心部件，當氫的“腐蝕”超過鋼材等傳統內燃機制造金屬極限後，就會出現裂紋，最終導致發動機失效。常規辦法主要是採用鍍上一層銅、鉬、銀等金屬，以及其它特殊處理，降低氫的“腐蝕”。這種處理同樣適用於包括其它“噴氫嘴”、“氫燃料軌道”等部分。

寫在最後：

氫燃料能夠讓百年內燃機技術能夠續命，能解決能源持續問題，能保障排放標準，也能夠照顧到消費者的習慣與傳統喜好，甚至還可以獲得比氫燃料電池等路徑更低的成本。而它的問題也顯而易見，就是如何克服這一超級“活潑”能源的個性問題。當雅馬哈、馬自達、斯巴魯等技術大佬的名字彙聚到一起的時候。我們似乎還是有理由在這個電氣化的時代，等待它們的好消息。