功夫不负有心人,几个技术攻关小组相互合作,一起拿出了成果,制作出了煤气内燃机(技术验证机),并且将其装在特制的马车上。
这种用内燃机驱动的“自走车”,烧的煤气来自于车载煤气罐,跑起来的速度虽然比马车慢,但好歹有一辆车跑完了比赛全程。
报喜到此结束,宇文皛接下来是报忧。
他担心天子对于煤气内燃机有什么不切实际的幻想,此刻开始泼冷水“降温”:技术验证机,只是验证了这个技术可行,不代表马上就能实用化。
宇文皛借助几个模型,向宇文温介绍煤气内燃机目前碰到的瓶颈。
第一,润滑:煤气内燃机的汽缸,因为其活塞高频率的运动(比蒸汽机高很多),不断和汽缸内壁摩擦,所以需要良好的润滑。
这得有耐高温的润滑油,而还要有一种可靠的加油技术,能随时给工作中的活塞边缘添加润滑油。
这个技术目前没有突破,所以参加比赛的内燃机车——汽车,行驶了一段距离后就很容易“爆缸”,原因就是活塞润滑失灵,或者润滑油因为高温变得粘稠,导致活塞的活动不畅、卡死。
后果就是汽缸严重损坏或者爆裂,又称“爆缸”。
不仅如此,内燃机的活动部件还有曲轴、连杆、各类轴承等,如何让这些部件一直保持有效润滑,也是很关键的技术问题。
第二,电火花点火装置的耐用、可靠性:电火花点火装置,其顶端要插入汽缸内,也就是电极位于汽缸内,这样才能让产生的电火花点燃汽缸内的煤气。
煤气每燃烧一次,实际上就是爆燃一次,点护花点火电极就要承受一次冲击。
煤气内燃机运转起来,每分钟汽缸内的爆燃频率很高,时间一长,电极会损坏(损耗过大),或者工作不正常。
如果点火装置工作不正常,就会导致点火时间提前或延后,进而影响内燃机的正常工作。
所以,电火花点火装置的电极必须耐用,能撑够一定时间再更换,但是现在,这样的电极做不出来,现有电火花点火装置的电极可靠工作,不过是数小时而已。
因此,想要内燃机正常工作,要么选择耐用的电极材料,要么改良电火花点火装置,采用耐用、可靠的点火装置来点火。
第三,散热:燃料在汽缸里不停燃烧,释放出的热量被汽缸和活塞吸收,进而导致汽缸和活塞的温度攀升,连带着让曲轴、连杆等部件的温度也在升高。
温度过高,金属部件会膨胀,这时候部件之间的连接状态,与常温下是不一样的,处理不好的话,会引发一系列故障。
如何对汽缸进行有效散热,是个让人头痛的问题,如果汽缸温度过高,会导致刚进入汽缸的煤气直接被点燃,进而导致活塞的动作失控。
而此时进气口来不及关闭,燃烧的煤气会一直烧到储气罐里。
然后就是爆炸。
第四,也是最关键的一点:煤气在气缸内的热效率(燃烧-做功)不够,所以内燃机的输出功率不理想。
宇文皛说的四点,前三点可以归为寿命问题,而第四点,是最关键的效率问题,这个问题解决不了,内燃机没有前途。
若解决不了热效率低的entity,后果有二,其一,内燃机消耗的燃料很大,用蒸汽机来做比喻,就是耗煤量很高。
其二,内燃机的输出功率不够,那么同样的使用成本(燃料、维护费用)下,根本就比不过蒸汽机。
两种机器进行对比,需要统一的标准,宇文皛给出的标准,就是衡量动力机输出功率的单位——匹。
匹,就是一匹马的力量,又称“马力”。
目前,学术界对于马力的定义是:一分钟(六十秒)内,一匹马将一斛重的物体拖曳六十步距离所花费的力气。
常见的蒸汽抽水机,其输出功率大概是五到十匹,而现在,煤气内燃机的输出功率大概是五匹。
但是,煤气内燃机每小时消耗的煤气,其价格是蒸汽抽水机的两倍以上。
所以,热效率不高的问题不解决,煤气内燃机就只能是实验室模型。
这一点,和动力型蒸汽机差不多,当年火轮船的技术突破之一,就是蒸汽机采用了蒸汽在汽缸外冷凝的技术,才从本质上提升了热效率,增加了蒸汽机的输出功率。
他做了总结,目前煤气内燃机的处境,最多是第一代蒸汽抽水机的状态,用来抽水可以,距离成为交通工具动力机还差很远。
宇文皛滔滔不绝说了两个小时,宇文温听得想打瞌睡:不就是“现实很骨感”嘛。
对于宇文温而言,有生之年里内燃机的原型机出现,这就够了,即便后续需要花三十年完善、突破,也无所谓,因为他恐怕活不到那时候。
现在,有了火车、火轮船,他就已经心满意足。
内燃机的荣耀,归子孙后代,蒸汽机的荣耀,才是明德年代的时代烙印。
想是这么想,宇文温却不在面上表露出来,问宇文皛对于内燃机的研制工作还有什么建议,如果需要朝廷批更多的研究资金,尽管打报告申请。
听得天子表态,宇文皛忽然拘谨起来,接连干咳了几声,这让宇文温眉头一挑:你莫非要提什么不得了的要求?
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