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后内燃机时代之宝马Hydrogen7
宝马早在1978年就已开始着手对氢动力单元的研究，在此后的几十年内，通过几代的氢动力汽车使这项技术得到不断的发展和改进。

    宝马优先选择了液态氢作为供汽车使用的适宜能源。与高压气态氢相比，低温液态氢具有更高的能量密度。而通过将相同体积的燃料罐所储存的低温液态氢的容量与压缩到700巴的气态氢的容量相比不难看出，采用液态氢可以多储存75%的能量。因此，采用液态氢的车辆可实现相对较长的续驶里程。

    由于目前完整的加氢站网络尚未建成，仅使用氢作为燃料的车辆在公路上行驶会受到一定的限制，并且缺乏使用灵活性。针对上述情况，宝马 Hydrogen7采用双模驱动技术，他的发动机既可以使用氢燃料也可以使用传统的汽油。

    这款车在氢驱动模式下可行驶为200公里以上，另外还可以在汽油驱动模式下行驶500公里。因此，宝马 Hydrogen7的驾驶者在机动性方面实际上不会受到限制，即使远离加氢站也不会对出行造成任何影响。氢燃料发动机基于宝马760i所装备的汽油机，拥有Valvetronic电子气门控制和Double-VANOS双凸轮轴可变气门正时系统等技术亮点，并按照双模驱动进行了相应改进。在汽油模式下燃油直接喷射，氢燃料则通过集成在进气系统中的特殊管路供给。氢的燃烧速度比普通汽油快10倍，为充分利用这一潜能，宝马 Hydrogen7中的V-12发动机需要由Valvetronic电子气门和Double-VANOS双凸轮轴可变气门正时系统来保证极为灵活的发动机管理系统，使气体循环和喷射节奏与氢/空气混合气的特殊特性完美匹配。

    宝马 Hydrogen7的动力单元在理想条件下全负荷运转，意味着氧和氢完全平衡（空燃比 = 1）。在氢动力模式下，这一混合比也可以提供最高的性能水平和低排放下的理想输出功率。

    氢与矿物燃料不同，不含碳，氢燃烧后不会产生碳氢化合物（HC）或一氧化碳（CO）。当然，在氢动力模式下运行时，也可能会由于润滑剂的燃烧和活性炭过滤器的净化而生成极少量的HC、CO和CO2排放物。

    不过，该发动机在极高的燃烧温度下会产生氮氧化物（NOX）。当然，燃烧管理系统会采用一种能够最大程度抑制NOX形成的运行方式。实际上，这就意味着发动机部分负荷时在氧含量较高的状态下运行，相应地使空燃比系数大于2。

在这种情况下，燃烧过程中的温度相对较低，从而使NOX排放达到最小值。在发动机控制图谱中极宽的范围内均可以保持运行这种稀燃模式。而由于氢具有极宽的点火范围并且燃烧迅速，因此在混合气中只需要少量的燃料就可以产生很高效率。在氢动力模式下，随着发动机输出功率的提升，燃料/空气混合气中燃料的比例会逐渐增加。这意味着在较高的负荷下燃烧温度的升高。产生最多氮氧化物的燃料/空气混合气范围在空燃比 = 1和空燃比 = 2之间，这对排放控制会产生负面效应，因此宝马 Hydrogen7的发动机管理系统取消了这一运行范围，但并没有降低或改变扭矩。在全负荷下空燃比系数为1，为了对NOX进行转换，需要装备一个普通的三元催化转换器。在理想条件下（空燃比 = 1 ）运行的氢燃料发动机在通过三元催化转换器对废气系统中可能存在的氮氧化物进行转换时，废气的特殊成份可以对转换过程起到促进作用。因此，宝马 Hydrogen7所装备的驱动单元在氢动力模式下不但可以提供与汽油动力模式下相同的动态性能，而且在运行过程中排放的几乎只有水蒸汽。
宝马 Hydrogen7的双模驱动概念不仅需要适宜的发动机管理和燃料供给系统，还需要正确地整合燃料罐和油箱：为了达到可能的最长续驶里程，宝马Hydrogen7除了配有容量为74升的普通油箱之外，还配有一个额外的燃料罐，可容纳约8千克的液态氢。这种氢燃料罐是氢动力汽车的关键部件，采用双层壁式结构，包括2毫米厚的不锈钢板以及内罐和外罐之间30毫米厚的真空隔热层。中间层可提供相当于约17米厚聚苯乙烯的隔热效果。此外，内罐和外罐之间的连接部件采用碳纤维夹层，避免了热量传递。

    按常识举例说明储氢罐的隔热效果是：如果往这种燃料罐中加入煮沸的咖啡，可以保温80天以上，然后才会降到适宜饮用的温度。而对于低温液态氢的持续保存也达到非常好的效果：在3－5巴压力作用下的液态氢长时间保持在约 -250 °C的恒定温度，因热量侵入而导致的氢蒸发量非常小。另外，由温度引起的压力上升并造成氢流失的现象会由蒸发管理系统控制，并确保对已经蒸发的氢进行净化。

    在车辆行驶时，来自燃料罐的氢以气体形式进入燃料混合和供应系统，定量的液态氢会持续地转化为气氢态。液态氢在燃料罐内以一种特定的、可控的过程进行

汽化。从燃料罐中汽化的气态氢必须利用发动机冷却系统进行预热，然后才能进入燃料混合过程。

    驾驶者只需按下转向信号灯操纵杆上的一个按钮，就可以检查两个燃料系统的燃料存量和剩余燃料可达里程。驾驶者可以通过多功能方向盘上一个单独的按钮手动完成从氢动力到汽油动力模式的转换 ——不管处于怎样的运行状态下，发动机功率和扭矩都不会有任何改变，模式转换也不会对宝马Hydrogen7的行驶状态和性能造成影响。

    当在氢动力模式下行驶时，显示屏上不再显示车外温度和时间，而是显示分子氢的化学符号：H2，从而相当明确地告知驾驶者汽车目前在利用氢燃料行驶。

    宝马 Hydrogen7的操作控制系统优先采用氢动力模式运行，发动机始终会在氢动力模式下起动，这是为了降低暖机过程中的一氧化碳和碳氢化合物排放，这种模式会持续到催化转换器达到正常工作温度。在车辆运行中，如果一种燃料用尽，系统将会自动切换到另一种燃料形式，保证燃料的供应持续而可靠。

    在宝马 Hydrogen7中，针对汽车后部装备的额外部件，对悬架和减震系统进行了重新调整。因此，尽管后轴承受了较高的载荷，但行车稳定性和驾乘舒适性仍然保持在最佳的水平。此外，宝马 Hydrogen7所具备的另一特点是将宝马的Adaptive Drive电子防侧倾稳定杆系统以及连续可调式减震器作为标准装备，并为该车型量身定制。

    为了能够承受这项新的驱动技术所带来的增加的重量，同时实现被动安全性方面的所有要求，宝马 Hydrogen7的车身壳体同样也经过了严格的改进。例如，采用碳纤维加固的塑料部件（CFP），确保了更高的碰撞强度水平和安全性，而重量只略微有所增加。

    宝马的工程师们还特别针对宝马Hydrogen7开发了一种创新的组合式CFP/钢制车身结构，左右纵梁全部采用CFP进行加固，以使车身壳体达到更高的强度和硬度。

    在第一眼看到Hydrogen7时，引人注目的特点是发动机盖，它有拱凸的轮廓，这是因为Hydrogen7发动机的高度比普通12缸发动机高很多。另外，后侧车窗遮阳帘上醒目的“宝马 Hydrogen Power”标志，以及带照明的车门踏板上也镌刻着相同的字样，展示出他的与众不同。

    为了在杂物搁板下方和后排座椅下面放置氢燃料罐，宝马 Hydrogen7需要进行相应的改进，其中包括将行李箱容积减小至225升。尽管如此，车辆的整车套装却并为减少，后排仍然配备了中央扶手。

    与只采用汽油机的宝马加长 7系相比，宝马 Hydrogen7的后排座椅前移了大约115毫米，但与标准轴距轿车相比，纵向空间仍然长出大约25毫米。因此，腿部空间相当宽裕，从而使宝马 Hydrogen7同样也满足了人们对这一级别车辆空间上的要求。