内燃机节能技术发展趋势

内燃机节能技术发展趋势黑龙江省农机试验鉴定站 郭雪峰 史仁成 张本领

在未来的20年内,内燃机仍是各种通用机械的主要动力,随着汽油和柴油的质量越来越高以及内燃机技术的快速发展,能量利用效率得到了明显的提高,同时代用燃料也会得到迅速运用,小型的废气涡轮增压内燃机的研制,必将对我国内燃机行业的发展及节约能源方面起到重要的作用。因此,如何结合我国国情来发展内燃机行业及中国的燃料,开发研究新的节能技术,制定科学的、符合发展的战略,是我国内燃机行业科研单位乃至国家政府必须重视的问题。

1 研究提高内燃机制造的关键技术

近几年我国通过技术引进和技术改造,内燃机技术已经有了长足的进步,走上了健康的发展之路。但在关键技术还远远落后于国外先进水平,所以,在关键技术上要加大科技投入,重点扶持油泵油嘴、增压器等关键零部件产业;充分利用电子控制、共轨系统等高新技术来改进内燃机及燃烧系统;解决整机开发及匹配技术,如柴油机燃油、进气及燃烧系统的匹配与优化技术;有计划的改进内燃机的制造工艺及材质的问题,提高内燃机的质量,增加能源利用效率,以达到节约能源的目的。

研究开发高速直喷燃烧系统。我国小型高速柴油机普遍采用涡流室,比直喷机型油耗高10%~ 15%。我国小型高速直喷柴油机处于研究开发阶段。

2 研究开发综合燃烧系统的内燃机

回顾内燃机发展历程,汽油机及柴油机都有各自的优点,而且已经表明汽油机与柴油机在互相渗透,扬长避短,为了适应燃料多元化及节约能源的要求,必须将汽油机及柴油机工作过程的优点综合在一起,研究开发新的综合燃烧系统。增加柴油机的均质预混合部分,取消汽油机的点火系统,增加压缩比;运用成熟的纳米材料及纳米技术。

3 研究及开发代用燃料

我国每年都需要进口大量的石油,而且逐年在增长,石油资源逐渐枯竭,所以必须考虑替代燃料,目前已经应用和发展了多元化的燃料,包括天然气(CNG)、液化石油气(LPG)、甲醇、乙醇、氢、二甲醚及生物柴油等,其中天然气、液化石油气、乙醇已经得到了应用,氢气是理想的清洁燃料,是科研人员追求的目标。目前,无论用水或生物质制氢,都是效率低、成本高,包括储存的一些技术仍远未解决。纳米材料及纳米技术有助于解决这一问题,但这需要较长时间的开发研究,宝马公司一直致力于氢气内燃机的研制,开发了多款氢内燃机汽车,其中V12氢内燃机是世界上首批用于轿车上的内燃机,该内燃机可使用氢气和汽油两种燃料;从20世纪80年代起国外就开始研究生物质能,不断取得一些成果,但仍未达到商业化的水平,据专家预测,2010年左右可达到廉价工业化要求。我国有关大学及科研单位也在进行研究、开发和应用生物质能及燃料,这是经济可持续发展的必由之路。

4 增压技术应该向中小功率内燃机发展

内燃机增压技术在上世纪60年代才获得了迅速的发展和广泛的推广使用,采用增压技术的内燃机可以降低油耗2%~5%,但目前大中型内燃机使用较多,而中小型的内燃机应用比较少。所以增压技术应向中小功率内燃机扩展,随着小型涡轮增压器结构的可靠性不断提高,我国应尽快开发小型废气涡轮增压汽油机及柴油机。

5 内燃机的柴油机化

内燃机作为最广泛的动力机械,其中我国汽油机占40%,其余为柴油机。柴油机的热效率比汽油机高,通常可以节油25%以上,这是世界上早已达成的共识。随着设计、制造技术、材料技术水平的提高,柴油机取代汽油机的技术障碍将逐步被克服,特别是近年 石油危机以来,世界各国 柴油机化迅速发展,不但农用发动机采用柴油机,各类机动车用发动机也采用柴油机,就是有些轿车也采用柴油机。

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农 机 使 用 与 维 修2006年第3期