氫內燃機
(Hydrogen Internal Combustion Engine, H?-ICE)是一種以氫氣為唯一燃料、通過點燃式或壓燃式循環直接燃燒產生動力的內燃機;它保留了傳統汽油/柴油發動機的氣缸-活塞結構、曲柄連桿機構和配氣系統,但針對氫氣的高擴散性、寬可燃極限和極低潤滑性進行了氣道設計、噴射策略、點火系統和材料工藝的重新優化。
與傳統內燃機相比,其缸內燃燒產物幾乎僅為水和少量氮氧化物,通過稀薄燃燒和尾氣后處理可實現近零碳排放,是當前重卡、船舶、工程機械等重載場景實現“零碳動力”最具產業復用價值的技術路線之一。
01
技術優勢
延續傳統架構,突破性能瓶頸

1.
零碳燃燒與高可靠性:氫內燃機通過氫氣直接燃燒產生動力,主要排放物為水蒸氣,幾乎無二氧化碳及氮氧化物,實現真正意義上的 “零碳燃燒”;其核心機械結構與傳統內燃機高度兼容,可復用 70%-80% 的零部件及生產鏈。
2.
高能量密度與補能效率:氫氣能量密度高達 120MJ/kg(汽油約 44MJ/kg),配合高壓儲氫系統(如 70MPa 氣罐),氫內燃機重卡續航可達 800-1000 公里,接近柴油車水平;適配長途干線物流、港口運輸等高強度作業場景。
3.
技術迭代與場景適配:近年來氫內燃機熱效率突破 45%,接近柴油發動機水平;通過高壓直噴、渦輪增壓等技術優化,其功率輸出可達 412kW,覆蓋中重型商用車需求。
02
全球氫內燃機市場
技術與政策,驅動產業重構

隨著全球碳中和進程加速,氫內燃機正從實驗室走向規模化應用。2025年全球氫內燃機市場規模預計突破50億美元,年復合增長率達38%。
- 01 -
歐洲
商用車領域領跑全球,某GenH2氫內燃機重卡搭載16.8升H4576發動機,熱效率突破43%,配合70MPa儲氫系統實現600公里續航,2025年起將在歐洲干線物流全面替代柴油車;在歐盟碳關稅(CBAM)政策倒逼下,氫內燃機商用車可豁免每噸80歐元的碳排放成本,成為出口企業的戰略選擇。
- 02 -
北美
能源巨頭深度布局,2025年美國啟動"氫能走廊"示范項目,服務西海岸港口運輸;其多燃料一體化動力鏈技術可兼容柴油、天然氣、氫氣,主機廠改造成本降低40%;某新能源巨頭旗下一電動車氫燃料版已進入測試階段,采用固態儲氫技術,續航突破1000公里。
- 03 -
亞太
中日韓競逐技術高地,我國某重汽品牌氫內燃機牽引列車以45.03%熱效率和1100公里續航刷新行業紀錄,2024年完成柏林-巴黎氫能線路測試,每百公里氫耗僅12千克;日本韓國研發的一系列車型在富士24小時耐力賽中表現接近燃油車,計劃2025年量產賽道租賃車型;同時也與政府合作開發氫內燃機船舶動力系統,目標2030年實現遠洋貨輪零碳航行。
03
砂鑄工藝
復雜內腔和高密封的超優解
作為氫內燃機缸體缸蓋生產的“頂流”,砂鑄工藝完美匹配了這類關鍵部件的技術需求:
1.復雜結構“全包容” 氫內燃機缸體缸蓋需集成高密度冷卻水道、氣道、氫燃料噴射通道等復雜內腔結構,砂鑄通過砂型的靈活塑形(尤其結合3D打印砂型技術后),能精準復刻這些異形結構,無成形死角,避免了壓鑄等工藝對復雜內腔的成形限制。
2.材料與性能“雙適配” 氫內燃機對材料強度、耐氫脆性能要求極高(如高強度鑄鐵、耐熱鋁合金等),砂鑄可兼容從鑄鐵到高合金材料的熔煉澆注,且能通過控制砂型透氣性、冷卻速度優化鑄件內部致密度,減少縮孔、裂紋等缺陷,保障抗氫脆和耐高溫高壓性能。
3.成本與靈活性“雙在線” 當前氫內燃機處于技術迭代期,缸體缸蓋設計需頻繁優化,砂鑄的砂型模具成本遠低于壓鑄等工藝的金屬模具,且通過快速砂型制造(如3D打印砂型)可縮短開發周期;同時,砂鑄能高效生產大型、重型鑄件(適配商用車大排量氫內燃機),完美適配行業從研發到量產的全階段需求。
這種“復雜結構能成形、特殊材料能兼容、成本周期能控制”的綜合能力,讓砂鑄成為氫內燃機核心部件生產的最優解。
04
康碩集團
"Castomize360" 一體化服務
以氫內燃機的缸體缸蓋智能制造,帶給客戶全鏈條核心優勢:
1.
設計:依托數字化建模與仿真技術,可精準匹配氫內燃機復雜冷卻水道、氫燃料噴射通道等異形結構需求,設計迭代周期縮短 70%,助力客戶快速響應技術升級。
2.
砂型3D打印:采用 KSS1800B 高速打印機,實現最小 0.8mm 壁厚砂型一次成型,砂料浪費減少 90%,較傳統砂型制造成本降低 35%-50%,靈活適配氫內燃機研發到量產的全階段需求。
3.
智能鑄造:通過溫控系統動態調節凝固過程,兼容蠕墨鑄鐵、奧氏體不銹鋼等抗氫脆材料,鑄件致密度提升 20%,殘余應力降低 60%,確保缸體缸蓋耐高壓、抗氫脆性能達標。
4.
精密機加工:以五軸聯動技術實現微米級精度控制,氣門座圈孔圓柱度誤差≤5μm,裝配密封性提升 20%。
5.
檢驗檢測:結合三維掃描與 AI 視覺檢測,全尺寸精度誤差可追溯至 0.01mm,為客戶筑牢質量防線。
整個一體化方案實現從設計到交付做到完全快速響應,全生命周期碳排放降低 42%,既滿足氫內燃機核心部件的嚴苛性能要求,又幫助客戶降本增效、加速技術落地和產品交付。
SUMMARY
總結
氫內燃機正成為全球交通運輸碳中和的戰略支點,隨著全球市場快速發展,康碩憑借技術領先性、成本控制和生態整合力,將在氫內燃機核心零部件領域建立優勢,以一體化智能制造技術,成為撬動這一變革的關鍵杠桿。
