氢能摩托车示范运行进行中

与 FCV（燃料电池车）不同，氢能发动机通过燃烧氢气的内燃机获得动力，因此可以在享受发动机的震动和排气声的同时实现碳中和行驶。

川崎摩托车已经作为量产制造商在全球首次实施了氢能源摩托车的示范运行。从 2024 年 7 月的铃鹿 8 小时耐力赛开始，2025 年 6 月的勒芒 24 小时耐力赛，以及同年 7 月举办的世界顶级自行车公路赛——环法自行车赛上都进行了公开行驶，不断展示其存在感。

在前不久圆满闭幕的 2025 日本移动出行展期间，这款摩托车再次亮相。

直喷技术：为什么要直接喷氢

这次搭载在研究用车辆上的并列 4 缸 998cc 动力单元采用的是直喷方式。氢能源发动机排放的主要是 H₂O，氢气相对于氧气需要 2 倍的量。空气中的氧气大约占 20%，如果要完全燃烧这些氧气，就需要 2 倍的氢气。

因此，对于 250cc 的气缸（4 缸发动机的 1 个气缸），需要向其中 50cc 的氧气注入 100cc 的氢气。在以每分钟 12000 转运转的情况下，必须在进气门关闭后压缩期间的 2/1000 秒内将氢气喷射到燃烧室内。

如果采用进气道喷射方式，由于氢气喷射到进气道内，空气量会减少。体积较大的氢气会挤占空气的空间，结果导致输出功率下降。

对于踏板车这样的通勤车辆，这种方式可能更低成本、更容易实现，但对于需要运动性能的车型来说并不合适。这款以 Ninja H2 SX 为基础制作的车辆采用直喷规格也就可以理解了。

“我们为了氢能源发动机实现了直喷化。氢燃料和汽油的直接喷射结构基本相同。从 2015 年发售 Ninja H2 时开始，我们就开始研究摩托车汽油发动机的直喷技术。如何提高燃油效率和输出功率的技术，在大约 5 年前就基本完成了。”

参与该项目的川崎摩托车工程师市聪显如此说道。氢能源摩托车的研究从 2023 年 3 月开始，不到一年就开始试验行驶，2024 年夏天在铃鹿赛道进行公开行驶，这个进度异常快速，这是因为直喷研究已经先行进行并提前做好了准备。

“氢气的燃烧速度比汽油快，可燃范围也更广。空气和燃料混合比例的范围很宽。汽油必须按照固定比例混合，超出这个范围就无法燃烧。氢气即使非常稀薄也能燃烧，可以先大量注入空气，然后边加入燃料边调整输出功率。

从这点来说，氢气比汽油更自由。能够通过燃料量来调整输出功率是氢气的优点。这样可以提高响应性。汽油发动机的情况是，拧开油门后空气进入，在空气中混合燃料后燃烧；而氢能源发动机的情况是，先注入空气，打开油门时只加入燃料就能燃烧。响应性完全不同。”

可以应用至今积累的内燃机知识，这是氢能源发动机的优势

作为基础的直列 4 缸发动机，虽然随着直喷化气缸盖与传统设计有所不同，但内部几乎相同。活塞等部件都可以沿用，燃烧室形状也没有改变。改变的是喷油嘴。

搭载电装（Denso）制造的氢气喷射器是显著的变更点。无需大幅改变现有的发动机设计，能够应用长年积累的技术和零部件，这是氢能源发动机的强项。

Ninja H2 直列 4 缸发动机特有的机制——增压器（涡轮增压器）也得到了应用。

“虽然不使用增压器采用自然吸气方式也可以，但由于能够输送压缩空气，空气和燃料供应量的选择范围就更广了。研究的范围也更加宽广。”

氢气具有燃烧速度快、可燃范围广的特点，因此响应感觉会变好，但另一方面，控制会变得更加严格。只要设定稍有偏差，就容易发生预燃和爆震等异常燃烧现象。

如何巧妙地控制这种具有尖峰特性的发动机是关键。为了研究这项技术，成立了名为 HySE（氢能小型移动出行与发动机技术协会）的组织。

HySE（通称 Hys）是由川崎重工、川崎摩托车、铃木、丰田汽车、本田技研工业、雅马哈发动机 6 家公司参与的技术研究组合，目的是进行面向小型移动出行工具的氢能源发动机基础研究。川崎摩托车从 2023 年 5 月该组合成立时就是成员。

“应对异常燃烧不是一家公司能轻易做到的。还有很多不清楚的地方。现在处于共同开展基础研究的阶段。此外，什么样的燃料箱适合摩托车等问题，各公司都在用各自的方法摸索。氢气以 70 兆帕的压力充填，但在供应给发动机时需要减压。

满箱时虽然是 70 兆帕，但使用过程中压力会下降，在这种情况下也必须以恒定压力向发动机输送氢气。用于此目的的调压阀目前还没有量产产品。我们也在研究这样的零部件。”

燃料费用对比：目前氢气大约是汽油的 2 倍

以 Ninja H2 SX 为基础的这款研究车辆的底盘进行了设置氢燃料箱和燃料供应系统的设计。采用了丰田高级轿车 MIRAI 使用氢气为燃料的树脂制燃料箱。在车体后部左右搭载 2 个，单侧可以充填 1 公斤（25 升）的氢燃料。当然，可以在市面上的氢能源站充氢。

“目前，氢气约为 1000 日元/公斤，这款研究车满箱是 2 公斤，因此是 2000 日元。用这些可以行驶 100 公里以上。也就是说，行驶 1 公里不到 20 日元。

为了方便起见，假设汽油价格 200 日元/升，可以行驶 20 公里/升，那么行驶 1 公里约为 10 日元。这仅仅是研究初期阶段的研究车辆，今后会继续改良，但粗略地说仅就现状而言，目前氢气的成本大约是汽油的 2 倍。

话虽如此，预计今后随着对 CO₂ 排放征税的强化，化石燃料价格会上涨。另外，这次在川崎展台也介绍了川崎重工的氢能源供应链，如果能够从海外大量运输廉价的氢气，氢气价格将大幅下降。

根据 2023 年修订的日本国家“氢能基本战略”，目标是将价格降至现在的 1/3 到 1/5。也就是说，预计最终会逆转。因为氢能源发动机主要排放的是水，几乎不排放二氧化碳。”

除了氢燃料供应基础设施和法律法规的完善等技术课题外，还有需要解决的问题，但川崎摩托车的目标是在 2030 年代前期实现氢能源摩托车的实用化。

总结：行驶 1 公里的燃料成本对比

燃料 行驶 1 公里成本
汽油约 10 日元（假设汽油 200 日元/升，油耗 20 公里/升）
氢气不到 20 日元（约 0.91 人民币）（氢气 1000 日元/公斤，满箱 2 公斤 2000 日元可行驶 100 公里以上）

目前日本氢气的成本约为汽油的 2 倍，但预计随着技术发展和基础设施完善，氢气价格将降至目前的 1/3 到 1/5，最终会比汽油更便宜。

【信息来源：日本行业网站】