在7月份举行的发动机技术论坛（ETF）关于氢内燃机和脱碳的网络研讨会上，康明斯公司的Jim Nebergall表示，车辆和设备的脱碳需要多种途径。这位康明斯氢发动机业务总经理补充说，这将需要“多种动力解决方案，包括先进的内燃机、电池电动和燃料电池。我们需要多样化的解决方案。”
支持这一理念的是康明斯的HELM战略。HELM代表“更高效率、更低排放、多种燃料”。康明斯公路业务负责人简·比曼在公司网站上的一段视频中表示，这种方法让“客户能够掌控自己的出行方式。他们可以选择最适合自身、业务和目标的燃料类型。”
作为 HELM 计划的一部分而开发的发动机经过精心设计，因此选择燃料类型（包括氢气）时，需要更换的组件数量最少。
内伯格尔在接受《电力进展》杂志采访时表示：“我们可以从工厂订购柴油发动机、天然气发动机或氢燃料发动机。因此，这项投资策略的一部分是为了让我们能够灵活应对市场变化，拥有更多选择，因为我们相信，要实现脱碳，需要多种选择。”
康明斯X15发动机是HELM项目的一部分。（图片：康明斯）不过，据内伯格尔称，HELM 计划的两台发动机——一台 6.7 升发动机和一台 15 升发动机——都已按计划准备就绪，可以使用氢燃料。
他说：“我们目前正在世界各地积极测试这两款发动机。它们都在测试台上，我们目前实际上正在四大洲对这两款发动机进行测试。”
火花点燃的体验
这些氢燃料发动机之所以具有商业可行性，部分原因在于康明斯在设计火花点火式内燃机方面积累了丰富的经验。
“我们在天然气火花点火发动机方面拥有超过20年的历史，”内伯格尔说。“因此，天然气发动机的设计有很多相似之处，但由于它是不同的燃料，具有不同的特性，所以也存在一些差异。”
内伯格尔补充说，氢燃料电池发动机与柴油发动机也有一些相似之处。例如，康明斯计划将稀薄燃烧技术应用于氢燃料电池发动机，其后处理系统与柴油发动机的后处理系统类似。
“这意味着你的后处理系统更类似于柴油发动机，采用选择性催化还原（SCR）作为氮氧化物（NOx）控制装置，而不是像天然气发动机那样采用化学计量比，即空气和燃料的比例为1:1，”他说道。“他们使用三元催化剂来控制氮氧化物。”
类似柴油的溶液
在 ETF 网络研讨会上，Nebergall 指出，终端用户的反馈表明，氢内燃机技术与柴油发动机最为相似，因为氢发动机“提供动力和扭矩——它可以在现有环境和现有设备中运行”。
其中一个原因是直接喷射技术。
“这意味着每个气缸都有一个燃油喷射器，而不是像端口喷射发动机那样，将燃油喷射到进气歧管上游的某个位置，然后将燃油送入燃烧室，”内伯格尔告诉《动力进展》杂志，并补充说，这种方法可以让发动机达到与现代柴油发动机相当的功率和扭矩。
重型脱碳
内伯格尔表示，谈到未来氢燃料电池内燃机的应用，最佳应用领域将是那些难以脱碳的领域。重型卡车市场就是这样一个值得优先采用的目标领域。
他说：“重型卡车行驶里程很长，这意味着它们消耗大量燃料。而且，重型卡车通常属于拥有多辆卡车的大客户。这些公司通常都有ESG（环境、社会和治理）目标，并且正在努力实现脱碳。”
这些车队的规模以及他们对氢能的兴趣也有助于解决燃料基础设施方面的障碍。
内伯格尔表示：“我们不会一开始就看到完善的加油站网络。加油站网络的建设需要很长时间。”他还补充说，美国的天然气基础设施虽然相对完善，但也花了大约20年的时间才发展起来。
内伯格尔表示：“大型车队有能力在自己的设施和仓库中开展工作，他们可以引入基础设施，引入燃料。”他还补充说，这将导致一开始就形成更加私有化的加油基础设施。
他说：“将相关技术应用到现场，并设定脱碳目标，就可以开始着手一些早期应用了。”
农业设备应用
农业设备是氢内燃机的另一个应用领域。内伯格尔提到，康明斯公司于2022年与布勒工业公司签署了一份意向书，计划将氢内燃机集成到Versatile拖拉机中。
他说：“在那种环境下，实际可行的选择并不多。那里尘土飞扬，环境肮脏。通常情况下，那里位置偏远。如今，如果柴油燃料需要运进来，那么氢燃料也可以运进来，而且能够满足应用需求。”
内伯格尔表示，农业应用面临的一大挑战是燃料储存。
他说：“即使氢燃料经过压缩、处于高压状态，并储存在碳纤维储罐中，它仍然需要很大的空间来储存。与同等能量的氢气相比，储存一加仑柴油所需的物理空间要大得多。”
后续步骤
内伯格尔表示，关于康明斯氢内燃机，在商业化推出之前还需要采取一些额外的步骤。
他说：“我们正在缩小架构范围，以找到最终解决方案。下一步是将产品实际应用到应用程序和车辆中，开始积累实际使用经验，然后投入生产。”
监管支持、对该技术感兴趣的原始设备制造商以及燃料基础设施也是长期应用的关键。
“总的来说，我们认为十年末是规划这项技术推出的合适时机，这也是我们的目标。”
