分享

百年内燃机的第三次革命

 hdqtian 2015-12-01

内燃机展开至今已有150多年的前史,它为人类的文明和展开立下了汗马功劳。1801年法国化学家菲利普·勒本采用煤干馏得到的煤气和氢作为燃料,制成了煤气和氢气与空气混合点着发作胀大力推进活塞的发起机,这项发明被誉为内燃机展开史上开拓性的一步。内燃机的发明始于对活塞式蒸汽机的研制,在它的展开史中特别是德国人奥托和狄塞尔,他们总结了前人无数次实习和发明,并加以承继展开总结进步,找出了规律性,为汽油机、柴油机的展开奠定根底,为内燃机展开做出了无穷的奉献,可谓首次革新的开拓者。咱们简称为内燃机机械原理革新,至今改善仍在不断进行着。

跟着科学技能的展开,20世纪70年代开端了电子技能在发起机上的使用,为内燃机技能的改善供给了有利条件,使内燃机根本上满意了如今国际各国德福作文有关排放、节能可靠性和舒适性等方面的请求,内燃机电子操控ECU如今已包含电控燃油喷发、电控焚烧、怠速操控、排放操控、进气操控、增压操控、正告提示、自我确诊、失利维护等诸方面的主动完善,可谓内燃机二次革新,电子核算机在内燃机的不断完善施行使内燃机一日千里,使人类感到了极大的便利和骄傲。

我国从70年代几千万辆(台)内燃机至今已超越了3亿台(套),每年按9%的速度迅猛展开,仅2013年产销在1900万台(套),这还不包含飞机、摩托车、农用拖拉机、潜艇、坦克、舰船、发电机、农用柴油机、建筑机械等。内燃机工业是我国首要的根底产业和GDP的来历,它是众所周知爱不释手的运输工具,但很多人不知道我国是一个人均动力适当缺乏的国家。输入石油、原油天然气的70%~80%的安全线已在国外,这和粮食的安全线在国内构成明显对照。

咱们本身的悉数原油储量约占国际的1%,我国的人员每年按2 000万增加,不久就会打破15亿人员,高峰时在16亿摆布,节约动力迫在眉睫。2013年经美国卫星摇感检验除海南省、西藏自治区外大部份乡镇污染、首要城市雾霾气候全年过半,并发作了十几省市烧烤形式,有的城市可谓百年一遇的高温气候,人为的自然灾害频发,丢失超越千亿,北京环科院院长潘涛说:机动车排放是大气污染首要来历。全体来说,如今大气污染较为严峻,仍出现复合型特征,也就是说污染的来历非常杂乱,既有电厂工业、居民燃煤燃气排放污染,也有轿车尾气挥发性有机物,以及扬尘的污染排放,如今发达国家燃煤污染的疑问现已根本处理,首要是管理内燃机机动车污染。例如:我国当时处于燃煤和机动车污染并存期间,北京机动车在2012总数已打破550万辆,这还不包含摩托车、农用车、工程机械、发电机及飞机等。虽然在限号购车,但底子无法阻挠大家购车的热心。

从2007年污染源普查开端,首都环科院一向致力于北京大气污染源排放清单的编制、更新作业,据统计,北京生成PM 2.5的两种最首要的产前体物(经过反响能够生成PM2.5的气态物质)氮氧化物和挥发性有机物,机动车排放所占比重别离高达42%和32%,这愈加直接印证了机动车尾气是首都大气污染的首要首恶。从轿车制造业看内燃机工业已超越150年前史,它们焚烧的最大特色是使用空气一次混氧焚烧,依据汽油的首要燃料辛烷焚烧方程式看:

C8H18+12.5O2=8CO2+9H2O

一份辛烷(C8H18)汽油彻底焚烧需求12.5份氧气才干彻底焚烧,但是空气中78%的氮气不行焚烧,仅有20%的氧气(环境现已污染)能够助燃,氮气有明显的阻氧化、阻焚烧功用,按内燃机压缩比1:10核算,一份辛烷在自然界焚烧时仅有0.168份辛烷汽油被焚烧,用理论值1—0.168=0.832份,大概83.2%的辛烷汽油没有彻底焚烧,致使轿车尾气中发作很多氮氧化物,一氧化碳、碳氢化合物。柴油(C18H38)、航空汽油、火油碳分子链长的石油化合物更是无法彻底焚烧。

内燃机使用一般燃料一次混氧继续焚烧温度在500℃摆布,但是一般燃料经过三次混氧焚烧后,温度可达3 400℃,几秒钟临界温度为1 535℃钢板烧化,这一事实证实,一般燃料有70%~80%没有彻底焚烧白白糟蹋了,形成动力糟蹋及国际性的雾霾气候,生态环境遭受立体损坏,假如燃料辛烷是彻底焚烧,它发作的CO2和H2O能够被植物、河水、海水、沙石彻底吸收,到达生态平衡。科学实验证实植物不吸收内燃机排放出不彻底焚烧的CO、NOX、SO2、CH等有毒物质,经光合作用生成杂乱的化学物——雾霾。

笔者2013年9月在baidu文库宣布题为:“管理内燃机万亿黑色GDP的办法”一文说到:100多年来使用空气混合焚烧多半的燃料没有被使用,国际已由不彻底焚烧致使海、陆、空立体生态环境损坏的局势,每年(按50年核算)的经济丢失都会打破千亿至万亿元。美国、欧洲、日本都不会逃过,今年初明尼苏达洲到达-37℃,上一年末美国发作的20年一遇极地寒潮形成数以亿计的美国公民受灾,上一年四季度日本南面的菲律宾遭受热浪强风暴死伤沉重。

为此武汉大学提议展开“百年内燃机的第三次革新”。它的中心思维是“油氧共混”燃油燃气活度可调,把不彻底焚烧改变为相对彻底焚烧,二次三次混氧焚烧施行依据“水火同源”满意焚烧方程,它是国际上仅有能够处理内燃机不完焚烧形成多半动力糟蹋、环境损坏形成雾霾的治本办法。人大政协会议有人提议用电动车逐渐代替我国的3~4亿台(套)内燃机,五大洲有多少内燃机呢?不现实、不科学、不治本。人类几十年内一定会“水中取火”,一起阴阳极可经过套管独自搜集氢气和氧气,找到取之不竭、便宜、安全无污染的动力宝库。

为了内燃机彻底消除因不彻底焚烧发作的环境污染形成雾霾与80%的动力糟蹋,咱们在“油氧共混”“水火同源”的根底提出和发明晰“一种安全防爆式内燃机用电解槽”(专利ZL201320247853.6)它能够变成内燃机二次混氧焚烧的一种根本办法和形式。

该电解槽特色:①南北极阳极和阴极永久浸泡在电解液中,不发作闪爆保证安全。②电离出的H2和O2的电介液有微量的KOH,依据排量不一样浓度可调。③当总发动开关翻开时,即开端电离,H2(氢气)和O2(氧气)以2:1的份额瞬时发作,它电离发作氢气、氧气的速度是电解H2O发作氢气、氧气速度的60倍。在电压为10V时(电压不变)电离一小时,仅耗费KOH(浓度为1%的电解液)20ml,(换算成氢气、氧气)可产出氢气为44升、氧气为22升,本钱仅几分钱,发电机仍有充电功用。④当总敞开(发起机开关)中止电离即中止。⑤氢气、氧气发作后经过单向阀门进入节气门,保证燃气不回火。⑥内燃机发作歪斜、磕碰或翻车时,ECU主动断电,也可依据车速的巨细调停电流巨细,直接操控发作氧气和氢气的量,当电解液面低于隔板时ECU报警器指示需要增加电解液。⑦原单位喷油量削减1/3~1/2(内燃机功率不变),节约燃料25%~50%。因为富氧能焚烧,氢气氧气的活度是空气的3倍以上,焚烧发作的简直满是H2O(气态)和CO2(气态),用点着式发起机轿车稳态工况法排气污染物检验,HC、CO和NOX简直为零,用欧洲Ⅲ、欧洲Ⅳ都无法检出污染物。削减HC(碳氢化合物)99%,削减CO(一氧化碳)96%,削减NOX(氮氧化物35%)。部份检验数据见表1。⑧电解槽外有一个巩固的维护层,避免池漏。全部电解设备本钱为数百元,本钱适当便宜,设备时旧车可在原电瓶位(电瓶后移)或把电解设备固定在后备箱对现有内燃机改造的全体构造不动,也无影响,电解液是纯净水加微量KOH和负压空气合作。

国际上不行能再有比此更便宜的改性电解设备,“油氧共混”原理可处理当今100多年都未处理的内燃机不彻底焚烧的顶尖难题。其中之一使用电化学办法到达油氧共混,一旦产学研成功,可为人类带来无穷的财富。

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多