第六百六十八章 現實很骨感(1/2)
上午,專列疾馳在鐵路上,自西向東而去,列車車輪不斷壓過鐵路的接縫處,發出「況且、況且」的聲音,坐在專列上的宇文溫一邊聽著這單調的「背景音樂」,一邊聽人匯報事情。
匯報者為宇文皛,但不是宇文溫的異母弟、邵王宇文皛,而是同名同姓的另一個人、故工部尚書宇文愷之子宇文皛。
這位宇文皛,當年還是孩童時,就曾經在長安和宇文溫碰過面,當時,小傢伙的名字叫做「宇文溫」。
因為重名,所以小宇文溫改名「宇文皛」,結果後來又重名了。
此刻,宇文皛作為工部的技術官員,向天子匯報新式發動機——煤氣內燃機的研製進度。
前不久,以煤氣內燃機作動力的「自走車」進行了半公開展示,在軍營和馬車進行了一場比賽,雖然比賽以馬車獲勝告終,但「自走車」也完成了比賽,圓滿完成了「首秀」。
不過,這只是原理驗證機,或稱「工程樣機」,其煤氣內燃機一堆毛病,不解決的話,距離實用化遙遙無期。
雖然研製之路困難重重,但宇文皛頗為樂觀,覺得堅持下去一定會有突破,宛若當年的船用蒸汽機那樣。
正所謂「有其父必有其子」,宇文皛同父親宇文愷一樣,痴迷於各類工程技術,但因為時代的發展,宇文皛鑽研的領域是蒸汽機械,以及「熱力學」。
熱力學,就是專門研究如何用各種燃料的燃燒來產生動力的學問,年近四旬的宇文皛,在黃州求學近二十年,學習、研究各種先進知識和理論,有著深厚的熱力學基礎,學者氣質濃郁。
現在,一說起內燃機就如數家珍,居然從原理說起,全然不記得天子是知道這理論的。
宇文溫向來尊重技術人才,所以不以為意,聽宇文皛講述內燃機的原理及技術研究成果。
現有的動力機是蒸汽機,原理是利用蒸汽的膨脹,推動汽缸內活塞進行活動,進而帶動飛輪。
那麼,通過體積膨脹來推動活塞,就只有蒸汽能做到麼?
當然不是,火藥也可以。
火藥是顆粒狀固體,燃燒後產生大量氣體,氣體瞬間膨脹卻在狹小的銃管無處可去,只能推動擋在面前的鉛彈往前走。
因為氣體膨脹的力氣很大,所以能把鉛彈「推」到很遠的地方,構成殺傷。
火藥在銃管里燃燒,產生的膨脹力能推動鉛彈,自然也能在汽缸里燃燒,產生膨脹力推動活塞。
構想不錯,現實里實現起來卻很困難,譬如火藥燃燒後會有殘渣,會導致活塞的活動不暢,所以這一技術構思無法實現,連能夠穩定運轉的原型機都做不出來。
但是,由此產生了一個新的理論,那就是「內燃動力」,按照這種理論設計、製造出來的動力機,和蒸汽機不一樣。
蒸汽機,其蒸汽產生於鍋爐,需要用燃料加熱水,才會有蒸汽,所以,燃料的燃燒是在汽缸外的裝置——鍋爐里,從這個角度來說,蒸汽機就是「外燃機」。
用火藥燃燒、產生膨脹氣體來推動活塞,這一技術構想失敗了,但是原理卻和蒸汽機有所不同,因為燃料的燃燒是在汽缸內,所以,這種動力機名為「內燃機」。
內燃機和外燃機相比,優點是啟動快,因為外燃機要燒水產生蒸汽,而把常溫狀態的水加熱到沸騰,需要很長的時間。
但內燃機不一樣,燃料直接在汽缸內燃燒,可以說數息之內就能讓動力機「動」起來,一快一慢,優勢再明顯不過。
其次,內燃機不需要笨重的鍋爐,連帶著鍋爐里的水也不再需要,這意味著內燃機的體積不僅比外燃機要小,重量也能減輕不少。
由此可見,內燃機要比外燃機好,前提是能做出來。
用火藥來推動汽缸內的活塞,這個構想很難實現,那麼,用火油替代火藥在汽缸里燃燒,行不行?
行,前提是將火油霧化,噴進汽缸里,然後燃燒。
然而,技術人員經過多年的努力後發現,火油內燃機的技術難關太多,突破起來很困難。
譬如,因為提煉技術不行,從石油里提取的火油其純度不夠,所以噴霧口容易堵,且火油燃燒後依舊有少量殘渣,這會損壞汽缸內壁和活塞。
折騰了許久,技術人員們發現用火油做內燃機燃料這條路走不通,至少近期走不通。
火油內燃機的研製雖然失敗了,但是有一項成果卻是可行的,那就是電火花點火,這項技術很關鍵,無論最後用什麼燃料,都可以運用這種點火方式點火。
技術人員們討論後覺得,火藥和火油燃燒後都有不同程度的殘渣,那就燒煤氣好了:燒氣體燃料,怎麼會有殘渣呢?
這時,用煤炭製取煤氣的技術已經成熟了(成本問題另說),煤氣燈也很常見,甚至已經發現了壓縮存儲技術:用壓縮機壓縮煤氣時,壓力達到一定數值,煤氣會變成液態,用特製的耐壓煤氣罐,可以存儲很多煤氣。
於是技術人員們想到了用煤氣當做內燃機的燃料,開始研究如何讓煤氣在汽缸里燃燒、儘可能多的產生膨脹氣體推動活塞。
宇文皛就是參與者之一,他還是一個技術攻關小組的組長,帶領組員們,和其他小組一起協作,爭取早日突破技術難關,製作出一台原理驗證機。
功夫不負有心人,幾個技術攻關小組相互合作,一起拿出了成果,製作出了煤氣內燃機(技術驗證機),並且將其裝在特製的馬車上。
這種用內燃機驅動的「自走車」,燒的煤氣來自於車載煤氣罐,跑起來的速度雖然比馬車慢,但好歹有一輛車跑完了比賽全程。
報喜到此結束,宇文皛接下來是報憂。
他擔心天子對於煤氣內燃機有什麼不切實際的幻想,此刻開始潑冷水「降溫」:技術驗證機,只是驗證了這個技術可行,不代表馬上就能實用化。
宇文皛藉助幾個模型,向宇文溫介紹煤氣內燃機目前碰到的瓶頸。
第一,潤滑:煤氣內燃機的汽缸,因為其活塞高頻率的運動(比蒸汽機高很多),不斷和汽缸內壁摩擦,所以需要良好的潤滑。
這得有耐高溫的潤滑油,而還要有一種可靠的加油技術,能隨時給工作中的活塞邊緣添加潤滑油。
這個技術目前沒有突破,所以參加比賽的內燃機車——汽車,行駛了一段距離後就很容易「爆缸」,原因就是活塞潤滑失靈,或者潤滑油因為高溫變得粘稠,導致活塞的活動不暢、卡死。
後果就是汽缸嚴重損壞或者爆裂,又稱「爆缸」。
不僅如此,內燃機的活動部件還有曲軸、連杆、各類軸承等,如何讓這些部件一直保持有效潤滑,也是很關鍵的技術問題。
第二,電火花點火裝置的耐用、可靠性:電火花點火裝置,其頂端要插入汽缸內,也就是電極位於汽缸內,這樣才能讓產生的電火花點燃汽缸內的煤氣。
煤氣每燃燒一次,實際上就是爆燃一次,點護花點火電極就要承受一次衝擊。
煤氣內燃機運轉起來,每分鐘汽缸內的爆燃頻率很高,時間一長,電極會損壞(損耗過大),或者工作不正常。
如果點火裝置工作不正常,就會導致點火時間提前或延後,進而影響內燃機的正常工作。
所以,電火花點火裝置的電極必須耐用,能撐夠一定時間再更換,但是現在,這樣的電極做不出來,現有電火花點火裝置的電極可靠工作,不過是數小時而已。
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