張博文　任文浩

【摘 要】本文主要論述了世界內(nèi)燃機(jī)發(fā)展的核心問題—能源問題。結(jié)合內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展歷程，世界內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用能源現(xiàn)狀，對未來內(nèi)燃機(jī)能源問題的解決途徑進(jìn)行了進(jìn)一步的分析。

【關(guān)鍵詞】內(nèi)燃機(jī)；能源問題

內(nèi)燃機(jī)是目前世界上熱效率最高， 應(yīng)用最為廣泛的一種熱動力機(jī)械。各種類型的內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通和國防建設(shè)等各個領(lǐng)域。但能源危機(jī)的出現(xiàn)使科學(xué)家們意識到需要積極開發(fā)和利用代用燃料，并提高機(jī)械效率。能源是內(nèi)燃機(jī)的動力源泉，如何解決好能源問題早已成為了內(nèi)燃機(jī)發(fā)展的必經(jīng)之路。

0.前言

1860 年法國人蘭諾（Lenoir）制造出第一臺實用的二沖程、無壓縮、電火花點火的煤氣機(jī)開始，內(nèi)燃機(jī)的歷史便轟轟烈烈的展開了。再從1876年第一臺煤氣機(jī)（Otto機(jī)）及1886年第一臺車用汽油機(jī)到1897年第一臺柴油機(jī)誕生至今的百余年來，內(nèi)燃機(jī)經(jīng)歷了從發(fā)明、發(fā)展到走向今日輝煌的歷程。

20世紀(jì)70年代，第一次石油危機(jī)導(dǎo)致節(jié)能車和代用燃料發(fā)展，于是節(jié)油的柴油轎車開始出現(xiàn)（德國大眾）。從此之后，內(nèi)燃機(jī)的能源問題一直以來為世界科學(xué)家所矚目。

1.中外能源現(xiàn)狀

內(nèi)燃機(jī)的主要燃料源自石油?，F(xiàn)在已查明全球易開采的石油可持續(xù)開采五十年左右，幾十年后將會出現(xiàn)石油短缺現(xiàn)象。美國很早就實行了限制境內(nèi)石油的對內(nèi)政策，從1968年起就開始變成了一個迅速發(fā)展的石油進(jìn)口國。

目前中國石油進(jìn)口依賴度已達(dá)50%，而中國內(nèi)燃機(jī)的石油消費量占石油總消費量的2/3以上，持續(xù)快速增長的石油需求， 迫使人們不斷探尋現(xiàn)有的石油儲量和其他代用能源。

以上種種，都說明了內(nèi)燃機(jī)的節(jié)能、提高燃料的利用率已刻不容緩。只有通過節(jié)能，開發(fā)新能源等方法，才能緩解對進(jìn)口石油的依賴和節(jié)約有限的石油資源，走科學(xué)發(fā)展觀的強(qiáng)國之路。

2.內(nèi)燃機(jī)能源問題的發(fā)展方向及對策

2.1代用燃料的開發(fā)

可作為內(nèi)燃機(jī)代用燃料的物質(zhì)種類繁多。目前，發(fā)展前景比較好的內(nèi)燃機(jī)代用燃料主要有天然氣、甲醇和二甲醚等。

天然氣資源豐富，且成本較低。21世紀(jì)將會出現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化推廣應(yīng)用汽車代用燃料的浪潮，天然氣是主要的代用燃料之一。

甲醇也是一種排放潔凈的綠色燃料。早在上世界80年代末，美國政府曾花了三年（1985～1987年）時間寫出了《世界上最清潔的汽車發(fā)動機(jī)燃料是甲醇》等兩份政策性咨文。甲醇資源豐富，常溫下是液體，儲運方便，應(yīng)用前景較好。 二甲醚（DME）常溫常壓下為氣體，高壓下為液體，性能與液化石油氣（LPG）極為相似。自上世紀(jì)90年代中期以來，各國研究發(fā)現(xiàn)二甲醚是一種性能十分優(yōu)秀的超清潔燃料，它可以從煤、天然氣中用低成本大規(guī)模生產(chǎn)，從而引起世界各國的重視。

2.2新能源的探索

隨著化石燃料的逐步枯竭，尋找新的能源已是國際社會的燃眉之急，新能源資源必須蘊量豐富，使用安全、清潔。從目前的研究來看，有可能成為未來新能源的有： 太陽能、核能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能與廢棄有機(jī)物等能源。

當(dāng)今世界上有很多的國家正在進(jìn)行新能源內(nèi)燃機(jī)的研發(fā)工作，由于這些能源利用技術(shù)上還存在很多問題， 因此在未來相當(dāng)長時間內(nèi)， 這些能源的利用技術(shù)還需要大量的投入和開發(fā)。

2.3內(nèi)燃機(jī)現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用與開發(fā)

內(nèi)燃機(jī)現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用與開發(fā)，可以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品智能化水平，改善發(fā)動機(jī)的綜合性能。內(nèi)燃機(jī)現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)主要有：計算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)、人工智能技術(shù)、有限元法、電子控制技術(shù)、計算流體動力學(xué)等。切實推進(jìn)內(nèi)燃機(jī)現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用與開發(fā)，對內(nèi)燃機(jī)核心技術(shù)的提高以及能源的節(jié)約及控制都有著莫大的好處。

2.4提高內(nèi)燃機(jī)制造技術(shù)及周邊技術(shù)

內(nèi)燃機(jī)本身的制造技術(shù)及周邊技術(shù)研究是一個永恒的話題。例如電控、增壓器等一些關(guān)鍵零部件的產(chǎn)業(yè)；改進(jìn)燃燒系統(tǒng)；解決整機(jī)匹配問題；改善內(nèi)燃機(jī)制造工藝，開發(fā)應(yīng)用新型材料，降低燃料消耗率等等都面臨著重重困難。

很具代表性的渦輪增壓技術(shù)（Turbo），在20世紀(jì)中期才開始得到迅速發(fā)展和廣泛地推廣使用。通過采用增壓技術(shù)，內(nèi)燃機(jī)的功率可大大提高，如今渦輪增壓技術(shù)在中小型內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用已十分普遍，譬如奧迪A6的1.8T，帕薩特1.8T等等。

渦輪增壓器正好能滿足即提高燃油經(jīng)濟(jì)性，降低排放，同時又不會以失去駕駛樂趣為代價的綜合性要求。此類技術(shù)的發(fā)展，使能源的利用效率問題得到了進(jìn)一步的解決。

3.結(jié)語

伴隨著世界經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，能源問題已經(jīng)暴露于全球的各行各業(yè)。找到一條全面，協(xié)調(diào)，可持續(xù)發(fā)展的道路才是中國迎頭趕上世界高端技術(shù)行列的唯一途徑，也是世界動力學(xué)的長遠(yuǎn)發(fā)展途徑。如何提高燃料的利用率，如何讓內(nèi)燃機(jī)適應(yīng)更多的新能源等問題仍須世界科學(xué)進(jìn)一步的探索。

【參考文獻(xiàn)】

[1]姚春德.內(nèi)燃機(jī)先進(jìn)技術(shù)與原理[M].天津：天津大學(xué)出版社，2010.2：1-4.

[2]蔣德明，黃佐華.內(nèi)燃機(jī)替代燃料燃燒學(xué)[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，2007.9：1-10.

[3]朱劍明，彭代勇.世界能源現(xiàn)狀與內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展機(jī)遇[J].內(nèi)燃機(jī)工程，2011（2）：81-82.

[4]趙昌普，何勇靈.面對日益嚴(yán)峻的能源及環(huán)境問題論內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展方向[J].小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車，2001（5）：44-46.

[5]朱劍明.從能源角度看21世紀(jì)內(nèi)燃機(jī)的地位[N].中國工業(yè)報，2011.10.31（B03）.