張博文　任文浩

【摘 要】本文主要論述了世界內(nèi)燃機發(fā)展的核心問題—能源問題。結(jié)合內(nèi)燃機的發(fā)展歷程，世界內(nèi)燃機應(yīng)用能源現(xiàn)狀，對未來內(nèi)燃機能源問題的解決途徑進行了進一步的分析。

【關(guān)鍵詞】內(nèi)燃機；能源問題

內(nèi)燃機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械。各種類型的內(nèi)燃機應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通和國防建設(shè)等各個領(lǐng)域。但能源危機的出現(xiàn)使科學家們意識到需要積極開發(fā)和利用代用燃料，并提高機械效率。能源是內(nèi)燃機的動力源泉，如何解決好能源問題早已成為了內(nèi)燃機發(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開始，內(nèi)燃機的歷史便轟轟烈烈的展開了。再從1876年第一臺煤氣機（Otto機）及1886年第一臺車用汽油機到1897年第一臺柴油機誕生至今的百余年來，內(nèi)燃機經(jīng)歷了從發(fā)明、發(fā)展到走向今日輝煌的歷程。

20世紀70年代，第一次石油危機導致節(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)燃機的能源問題一直以來為世界科學家所矚目。

1.中外能源現(xiàn)狀

內(nèi)燃機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)展的石油進口國。

目前中國石油進口依賴度已達50%，而中國內(nèi)燃機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，才能緩解對進口石油的依賴和節(jié)約有限的石油資源，走科學發(fā)展觀的強國之路。

2.內(nèi)燃機能源問題的發(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、風能、水能、生物質(zhì)能與廢棄有機物等能源。

當今世界上有很多的國家正在進行新能源內(nèi)燃機的研發(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)燃機現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用與開發(fā)

內(nèi)燃機現(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)動機的綜合性能。內(nèi)燃機現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)主要有：計算機數(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)、計算流體動力學等。切實推進內(nèi)燃機現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用與開發(fā)，對內(nèi)燃機核心技術(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)燃機制造技術(shù)及周邊技術(shù)

內(nèi)燃機本身的制造技術(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)；改進燃燒系統(tǒng)；解決整機匹配問題；改善內(nèi)燃機制造工藝，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一步的解決。

3.結(jié)語

伴隨著世界經(jīng)濟高速發(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，也是世界動力學的長遠發(fā)展途徑。如何提高燃料的利用率，如何讓內(nèi)燃機適應(yīng)更多的新能源等問題仍須世界科學進一步的探索。

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