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内燃机发展必经之路

时间:2022-05-24 08:55:03 浏览次数:

【摘 要】本文主要论述了世界内燃机发展的核心问题—能源问题。结合内燃机的发展历程,世界内燃机应用能源现状,对未来内燃机能源问题的解决途径进行了进一步的分析。

【关键词】内燃机;能源问题

内燃机是目前世界上热效率最高, 应用最为广泛的一种热动力机械。各种类型的内燃机应用于农业、工业、交通和国防建设等各个领域。但能源危机的出现使科学家们意识到需要积极开发和利用代用燃料,并提高机械效率。能源是内燃机的动力源泉,如何解决好能源问题早已成为了内燃机发展的必经之路。

0.前言

1860 年法国人兰诺(Lenoir)制造出第一台实用的二冲程、无压缩、电火花点火的煤气机开始,内燃机的历史便轰轰烈烈的展开了。再从1876年第一台煤气机(Otto机)及1886年第一台车用汽油机到1897年第一台柴油机诞生至今的百余年来,内燃机经历了从发明、发展到走向今日辉煌的历程。

20世纪70年代,第一次石油危机导致节能车和代用燃料发展,于是节油的柴油轿车开始出现(德国大众)。从此之后,内燃机的能源问题一直以来为世界科学家所瞩目。

1.中外能源现状

内燃机的主要燃料源自石油。现在已查明全球易开采的石油可持续开采五十年左右,几十年后将会出现石油短缺现象。美国很早就实行了限制境内石油的对内政策,从1968年起就开始变成了一个迅速发展的石油进口国。

目前中国石油进口依赖度已达50%,而中国内燃机的石油消费量占石油总消费量的2/3以上,持续快速增长的石油需求, 迫使人们不断探寻现有的石油储量和其他代用能源。

以上种种,都说明了内燃机的节能、提高燃料的利用率已刻不容缓。只有通过节能,开发新能源等方法,才能缓解对进口石油的依赖和节约有限的石油资源,走科学发展观的强国之路。

2.内燃机能源问题的发展方向及对策

2.1代用燃料的开发

可作为内燃机代用燃料的物质种类繁多。目前,发展前景比较好的内燃机代用燃料主要有天然气、甲醇和二甲醚等。

天然气资源丰富,且成本较低。21世纪将会出现大规模商业化推广应用汽车代用燃料的浪潮,天然气是主要的代用燃料之一。

甲醇也是一种排放洁净的绿色燃料。早在上世界80年代末,美国政府曾花了三年(1985~1987年)时间写出了《世界上最清洁的汽车发动机燃料是甲醇》等两份政策性咨文。甲醇资源丰富,常温下是液体,储运方便,应用前景较好。 二甲醚(DME)常温常压下为气体,高压下为液体,性能与液化石油气(LPG)极为相似。自上世纪90年代中期以来,各国研究发现二甲醚是一种性能十分优秀的超清洁燃料,它可以从煤、天然气中用低成本大规模生产,从而引起世界各国的重视。

2.2新能源的探索

随着化石燃料的逐步枯竭,寻找新的能源已是国际社会的燃眉之急,新能源资源必须蕴量丰富,使用安全、清洁。从目前的研究来看,有可能成为未来新能源的有: 太阳能、核能、风能、水能、生物质能与废弃有机物等能源。

当今世界上有很多的国家正在进行新能源内燃机的研发工作,由于这些能源利用技术上还存在很多问题, 因此在未来相当长时间内, 这些能源的利用技术还需要大量的投入和开发。

2.3内燃机现代设计技术的应用与开发

内燃机现代设计技术的应用与开发,可以缩短产品开发周期,提高产品智能化水平,改善发动机的综合性能。内燃机现代设计技术主要有:计算机数值模拟技术、人工智能技术、有限元法、电子控制技术、计算流体动力学等。切实推进内燃机现代设计技术的应用与开发,对内燃机核心技术的提高以及能源的节约及控制都有着莫大的好处。

2.4提高内燃机制造技术及周边技术

内燃机本身的制造技术及周边技术研究是一个永恒的话题。例如电控、增压器等一些关键零部件的产业;改进燃烧系统;解决整机匹配问题;改善内燃机制造工艺,开发应用新型材料,降低燃料消耗率等等都面临着重重困难。

很具代表性的涡轮增压技术(Turbo),在20世纪中期才开始得到迅速发展和广泛地推广使用。通过采用增压技术,内燃机的功率可大大提高,如今涡轮增压技术在中小型内燃机的应用已十分普遍,譬如奥迪A6的1.8T,帕萨特1.8T等等。

涡轮增压器正好能满足即提高燃油经济性,降低排放,同时又不会以失去驾驶乐趣为代价的综合性要求。此类技术的发展,使能源的利用效率问题得到了进一步的解决。

3.结语

伴随着世界经济高速发展,能源问题已经暴露于全球的各行各业。找到一条全面,协调,可持续发展的道路才是中国迎头赶上世界高端技术行列的唯一途径,也是世界动力学的长远发展途径。如何提高燃料的利用率,如何让内燃机适应更多的新能源等问题仍须世界科学进一步的探索。

【参考文献】

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[5]朱剑明.从能源角度看21世纪内燃机的地位[N].中国工业报,2011.10.31(B03).

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