天纳克是全球领先的供应商，在内燃机组件和技术的研发和生产拥有丰富经验。其动力总成事业部正在为越来越多的CTOHI客户提供氢内燃机开发支持，探索氢动力技术，以满足全球主要地区的监管和市场需求。
全球交通运输业正在应对脱碳的挑战，以实现气候中性出行的目标。天纳克动力总成事业部将全面的动力总成专业知识付诸实践，探索内燃机的替代燃料，最大限度地减少碳足迹，从而实现气候中性的内燃机运行。
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天纳克动力总成事业部的活塞环和缸套技术总监Steffen Hoppe博士指出:“我们同意CTOHI领域许多客户的看法，与氢燃料电池发电相比，直接使用氢来驱动内燃机是一种更经济实惠的方式，也是更简单和更快的解决方案，我们可以继续使用现有的制造和其他基础设施。并且相对于燃料电池而言，对气体纯净度要求不高。”
天纳克工业火花塞
天纳克动力总成工业火花塞的销售和工程总监Volker Scherer博士表示，氢气燃烧需要火花塞的导热设计大约为常规的1.5倍，高速氢气点火对电压和电极间隙容限变化的容错性较差，需要新的策略让有限的燃料流量实现理想的功率输出。
“我们独特的材料和导热策略,以及在线圈、引线和火花塞领域的设计开发和制造能力,能够提供应对各种点火相关挑战的解决方案。”Volker补充，”天纳克点火线圈不仅能够可靠地提供氢能发动机所需的更高电压，另外通过设计线圈中的附加元件，还可以避免回火的发生”。
活塞和活塞环的挑战
氢燃烧会对活塞和活塞环产生特殊的挑战和障碍，因为氢火焰速度和火焰淬熄引起的压力和温度应力较高，而且必须考虑不同的燃烧特性，如抗爆性。
对于活塞来说，实现发动机低NOx排放的关键先决条件是确保良好的空气/燃料混合物。此外，尽可能低的活塞表面温度以补偿燃烧室中的热点。虽然氢的燃烧压力与目前的CNG发动机相当，但在出现早燃的情况下可能会变得更加苛刻。
在活塞环方面，工程师必须处理窜气量、反向窜气、热膨胀和材料强度等问题。摩擦学也是一个挑战，因为更小的火焰淬熄距离会导致油膜蒸发，同时水作为燃烧的产物这可能会导致机油稀释。
天纳克优化的活塞和活塞环
为了解决这些问题，活塞的设计和材料的选择是非常重要的参数，以实现最佳的性能和效率。活塞环和活塞必须与整个发动机工况图谱完美匹配。
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天纳克动力总成活塞技术总监Frank Doernenburg博士表示:“CTOHl的氢发动机主要基于现有的CNG或柴油机进行优化设计。良好的空气/燃料混合可以采取U形燃烧室的涡流概念，也可以采取平顶活塞加缸盖斜顶燃烧室的滚流概念。带冷却油道和环槽镶圈的铝活塞可以有效降低表面温度，是气道喷射和缸内直喷发动机的最佳选择。钢活塞可以适用于中等功率密度的气道喷射发动机，但对于更高功率密度的发动机可能会导致早燃问题。”
复杂的摩擦学需要结合先进的裙部涂层对活塞裙部型线进行详细的优化。因此，天纳克团队密切关注其活塞材料，特别是潜在的氢脆和摩擦学性能:“这使我们能够快速反应，并在早期阶段实施纠正措施。”Frank补充道。
天纳克与其开发合作伙伴的研究成果显示，氢气在超稀薄燃烧过程中，可以实现超低排放、高热效率和高耐爆性。
Hoppe博士解释说:“由于反向窜气以及机油进入燃烧室使得爆震变得更加敏感，因此改进密封以控制窜气和反向窜气变得至关重要。”“在第二道压缩环上引入了我们先进的eLine®设计，可以显著减少窜气量。优化的活塞环设计与低摩擦DuroGlide®涂层相结合，有效降低了氢气直喷内燃机在新的燃烧环境下的摩擦损失。”
“我们结合了全面的发动机测试能力，包括氢气内燃机的台架试验，以及PRiME 3D模拟软件和完善的产品设计方法，”Hoppe博士总结道。
天纳克动力总成事业部凭借其在内燃机组件开发和制造方面的丰富经验，为主机厂提供氢内燃机概念的技术和产品解决方案，特别是在CTOHI应用领域。
关于天纳克
天纳克是全球领先的汽车零部件设计、制造和销售商之一，为主机设备和售后市场客户提供服务，2021 年全年营收达 180 亿美元，在全球 260 多个地区拥有约 71,000 名团队成员。通过旗下的四大事业部售后汽车零部件、性能解决方案、空气净化和动力总成，天纳克为全球多元化市场，包括轻型车、商用卡车、非公路用车、工业、赛车和售后等市场，提供技术解决方案，从而推动全球移动出行的发展。
原文始发于微信公众号（天纳克动力总成）：天纳克推出氢内燃机的动力总成解决方案
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