行业标准项目建议书
建议项目名称
(中文)
氢燃料内燃机 供氢系统技术规范
建议项目名称
(英文)
Hydrogen Internal Combustion Engine-Technical Specifications for Hydrogen Supply System
制定或修订
■制定 □修订
被修订标准号
采用程度
□IDT □MOD □NEQ
采标号
国际标准名称
(中文)
国际标准名称
(英文)
采用快速程序
□FTP
快速程序代码
□B □C
ICS分类号
27.020
中国标准分类号
J90
牵头单位
北京理工大学
体系编号
0217701030000033
参与单位
中国第一汽车集团有限公司、上海汽车集团股份有限公司、广西玉柴机器集团有限公司、潍柴动力股份有限公司
完成周期(月)
24
目的、意义
或必要性

在碳达峰、碳中和目标的推动下,氢能汽车目前还处于初期状态,未来可能成为重要的应用领域之一。氢燃料内燃机可充分利用现有内燃机产业基础,目前已经有部分国内企业和高校在该领域取得一些研究成果。氢燃料内燃机发展正进入上升态势,但对于氢燃料内燃机相关零部件的技术要求目前还没有相关的规范。 

供氢系统作为氢燃料内燃机中的重要组成部分,面临以下挑战:

1.        喷射流量:

由于氢气密度小,在与传统化石燃料释放相同热量时,所需氢气体积流量大。为了满足氢燃料内燃机高氢气流量的需求,必须提高供氢系统的供氢压力,因此对供氢系统的安全设计和制造精度要求高。

2.        多喷嘴共同工作

由于氢气的可燃范围广,为避免氢气在进气歧管内发生早燃、回火等异常燃烧现象,氢燃料内燃机的供氢系统无法采取传统天然气发动机单点喷射方式,而是采用多点喷射方式或缸内直喷方式,因此供氢系统的设计和制造需要考虑多喷嘴共同工作的特点。

3.        压力波动

由于氢燃料内燃机的供氢系统要求多喷嘴共同工作,多只氢气喷嘴短时间内开启和关闭产生的压力波,会造成氢气稳压轨道内压力波动现象,进而使得氢气喷嘴每循环供氢流量不稳定,各缸燃料不均匀性,导致氢燃料内燃机循环变动增大,影响氢燃料内燃机的正常工作。

为保证氢燃料内燃机工作的稳定性并提升氢燃料内燃机性能,对于氢燃料内燃机供氢系统需要有对应的技术标准,对供氢系统的设计和加工提供指导。北京理工大学作为氢燃料内燃机领域研究的先驱,取得多项研究成果。并多次参与国标、行标的建设,积极参与本批次标准建设工作,有能力承接本次氢燃料内燃机相关标准制订工作。

氢燃料内燃机供氢系统技术规范是氢燃料内燃机标准体系中的重要标准,它对氢燃料内燃机供氢系统提供了通用的设计要求和指标,解决了氢燃料内燃机供氢轨道设计、验证、制造过程中存在的条件不清晰问题,明确了氢燃料内燃机供氢轨道及喷射系统的技术、性能和质量要求,为供氢系统的开发提供了规范。有利于促进氢燃料内燃机产业化进程,支撑氢燃料内燃机健康发展,推动内燃机工业体系与氢能的有效结合,为国家的双碳战略做出贡献,带动氢能、内燃机上下游产业的发展,创造巨大经济和社会效益,推动整个氢能产业的发展和国家能源结构转型。


范围和主要
技术内容

本标准规定了氢燃料内燃机供氢系统的系统分类、技术要求、试验方法、标识、包装及运输。主要包括氢燃料内燃机中供氢系统设计指导、材料选择、性能测试评价方法以及装机所需要到的各项性能指标和质量要求。

本标准适用于供氢系统的单体设备、装置、管件、材料等的设计、制造和验收。


国内外情况
简要说明

目前国内外并没有完备的氢燃料内燃机供氢系统技术规范,但是氢内燃机的供氢系统本质上属于内燃机五大系统中的燃料供给系统,因此可以参照现有柴油机高压共轨系统、压缩天然气汽车和质子交换膜燃料电池供氢系统的部分标准:

国内方面:柴油机供给系统标准主要有:GB/T25365.1-2010《柴油机电控共轨喷油系统总成技术条件-1部分:机械》;GB/T 25366—2010《柴油机电控共轨喷油系统共轨管总成-技术条件》;GB/T 25367—2010《柴油机电控共轨喷油系统喷油器总成-技术条件》;JB/T 10716-2020 《柴油机直列式喷油泵和共轨系统用高压供油泵平底托架安装尺寸》;JB/T 10715.2-2020 《柴油机 端面法兰安装尺寸 2部分:共轨系统用高压供油泵》;压缩天然气汽车燃料供给标准则有:GB 18047-2017《车用压缩天然气》;GB/T 26780-2011《压缩天然气汽车燃料系统碰撞安全要求》;氢燃料电池汽车方面则有《GB/T 34872-2017 质子交换膜燃料电池供氢技术要求》;

国外方面:针对柴油燃料供给系统中的机械安装部分标准有韩国KS R ISO 7612-2015、英国标准学会BS ISO 7612-2009和国际标准化组织:ISO 7612-2009/ ISO 7299-2-2009;压缩天然气燃料系统标准有:ISO 14469-CNG《汽车用加气口》、ISO 15500-CNG《汽车燃料系统部件》、ISO 11439-《天然气汽车用高压气瓶》、ISO 15403《车用天然气》。

上述标准虽然规定了车用燃料供给系统中机械部件、气体燃料存储装置、高压共轨管总成、喷油器的技术要求、试验方法、安全要求等,可供氢燃料内燃机供氢系统技术规范指定过程中参照,但是氢气的物理化学特性较柴油和天然气存在巨大差异,造成氢燃料内燃机采用大流量供氢喷射时,供氢压力范围变化大、压力波动强,部分关键结构密封特性需要特定设计、检测和评估。综上所述,制定面向氢燃料内燃机供氢系统的技术规范至关重要。

经查询,本标准不涉及知识产权问题。


备注
 
牵头单位
(签字、盖公章)
月 日
标准化技术组织
(签字、盖公章)
月 日
部委托机构
(签字、盖公章)
月 日
[注1] 填写制定或修订项目中,若选择修订必须填写被修订标准号;
[注2] 选择采用国际标准,必须填写采标号及采用程度;
[注3] 选择采用快速程序,必须填写快速程序代码;
[注4] 体系编号是指在各行业(领域)技术标准体系建设方案中的体系编号。
文件说明
2行业标准项目建议书-氢燃料内燃机+供氢系统技术规范.docx (21.18KB)任务书(建议书)