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1、百年内燃机的第三次革命武汉大学化学与分子科学学院 刘钢铸 凌云科技集团责任有限公司 刘 成摘要：内燃机发展至今已超过百年历史，为人类进步立下了丰功伟业，但它利用空气一次混合燃烧造成80%的能源被白白浪费，环境遭到立体破坏，加速了能源枯竭。只有进行第三次革命才能有内燃机可持续发展的未来。关键词：油氧共混，一次混氧燃烧，电解液，内燃机，燃烧方程，节能环保，消除雾霾。内燃机发展至今已有150多年的历史，它为人类的文明和发展立下了丰功伟绩。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燃产生膨胀力推动活塞的发动机，这项发明被誉为内燃机发展史上开拓性的一步。
2、内燃机的发明始于对活塞式蒸汽机的研发，在它的发展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践和创造，并加以继续发展总结提高，找出了规律性，为汽油机、柴油机的发展奠定基础，为内燃机发展做出了伟大的贡献，可谓第一次革命的开拓者。我们简称为内燃机机械原理革命，至今改进仍在不断进行着。随着科学技术的发展，二十世纪70年代开始了电子技术，在发动机上的应用为内燃机技术的改进提供了有利条件，使内燃机基本上满足了目前世界各国有关排放，节能可靠性和舒适性等方面的要求，内燃机电子控制ECU现在已包括电控燃油喷射，电控点火，怠速控制、排放控制、进气控制、增压控制、警告提示、自我诊断、失败保护等诸方面的自动
3、完善，可谓内燃机二次革命，电子计算机在内燃机的不断完善实施使内燃机日新月异，使人类感到了极大的方便和自豪。我国从七十年代几千万辆（台）内燃机至今已超过了3亿台（套），每年按9%的速度迅猛发展，仅2013年产销在1900万台（套），这还不包括飞机、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。内燃机工业是我国重要的基础产业和GDP的来源，它是家喻户晓爱不释手的运输工具，但很多人不知道我国是一个人均能源相当匮乏的国家。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形成鲜明对照。我们自身的全部原油储量约占世界的1%，中国的人口每年按2千万增长，不久
4、就会突破15亿人口，顶峰时在16亿左右，节约能源刻不容缓。2013年经卫星摇杆测试除海南省、西藏自治区外大部份城镇污染、主要城市雾霾天气全年过半，并发生了十几省市烧烤模式，有的城市可谓百年一遇的高温天气，人为的自然灾害频发，损失超过千亿，北京环科院长潘涛说：机动车排放是大气污染主要来源毋庸置疑。总体来说，目前大气污染较为严重，仍呈现复合型特征，也就是说污染的来源非常复杂，既有电厂工业、居民燃煤燃气排放污染，也有汽车尾气挥发性有机物，扬尘的污染排放，目前发达国家燃煤污染的问题已经基本解决，主要矛盾是治理内燃机机动车污染。例如：我国当前处于燃煤和机动车污染并存阶段，北京在2012总数已突破550万
5、辆按10%年率增长，可能已超过600万辆，这还不包括摩托车、农用车、工程机械、发电机每日几百次的飞机起落。虽然在限号购车，但根本无法阻挡人们购车的热情。内燃机仍是GDP除房地产外高速增长点。从2007年污染源普查开始，首都环科院一直致力于北京大气污染源排放清单的编制，更新工作，具统计北京生成PM 2.5的两种最主要的产前体物（通过反应能够生成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分别高达42%和32%，这更加直接印证了机动车尾气是首都大气污染的主要元凶。从汽车制造业看内燃机工业已超过150年历史，它们燃烧的最大特点是利用空气一次混氧燃烧，根据汽油的主要燃料辛烷燃烧方程
6、式看：C8H18+12.5O2=8CO2+9H2O一份辛烷（C8H18）汽油完全燃烧需要12.5份氧气才能完全燃烧，然而空气中78%的氮气不可燃烧，仅有20%的氧气（环境已经污染）可以助燃，氮气有显著的阻氧化，阻燃烧功能，按内燃机压缩比1：10计算一份辛烷在自然界燃烧时仅有0.168份辛烷汽油被燃烧，用理论值10.168=0.832份大约83.2%的辛烷汽油没有完全燃烧,导致汽车尾气中产生大量氮氧化物,一氧化碳、碳氢化合物。柴油（C18H38）、航空汽油、煤油碳分子链长的石油化合物更是无法完全燃烧。内燃机利用普通燃料一次混氧持续燃烧温度在500左右，然而普通燃料经过三次混氧燃烧后，温度可达34
7、00，几秒钟临界温度为1535钢板烧化，这一事实证明，普通燃料有7080%没有完全燃烧白白浪费了，造成能源浪费全世界性的雾霾气候，生态环境遭受立体破坏，如果燃料辛烷是完全燃烧，它产生的CO2和H2O可以被植物、河水、海水、沙石完全吸收，达到生态平衡。科学实验证明植物不吸收内燃机排放出不完全燃烧的CO、NOX、SO2、CH等有毒物质，经光合作用生成复杂的化学物雾霾。我们2013年9月在百度文库发表题为：“治理内燃机万亿黑色GDP的方法”一文提到：一百多年来利用空气混合燃烧八成的燃料没有被利用，世界已由不完全燃烧导致海、陆、空立体生态环境破坏的局面，每年（按50年计算）的经济损失都会突破千亿至万亿
8、元。美国、欧洲、日本都不会幸免今年初明尼苏欧洲达到零下37，去年末美国发生的20年一遇极地寒流造成数以亿计的美国公民受灾，去年四季度日本南面的菲律宾遭受热浪强风暴死伤惨重，有时候生命是不能用金钱衡量的，生命是不可轮回的。如果我们人类都把此事当作与已无关，除了战争在几十年内会继续暴发外，类似叙利亚13.5万人生灵涂碳会成倍增加，各国在中东地区的争夺战每天都在上演，自然界环境仍会风沙滚滚，雾霾重重、极冷极热，地动山摇，不均衡的狂风暴雨大水围域，这些因环境及生态条件被破坏的场面会经常出现在人们的痛苦记忆中，千万不要忘记地球是个楕圆的，地球资源不是无限的。二千年前的孔子曾说道：如果得罪了天那就没有什么
9、可以祷告了，我们为了生存应该尽快从温水煮青蛙中跳出来。为此武汉大学提议开展“百年内燃机的第三次革命”它的内容核心思想是“油氧共混”燃油燃气活度可调，把不完全燃烧改变为相对完全燃烧，二次三次混氧燃烧实施依据“水火同源”满足燃烧方程，它是世界上唯一可以解决内燃机不完燃烧造成八成能源浪费、环境破坏造成雾霾的治本方法。人大政协会议有人提议用电动车逐步替代中国的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”同时阴阳极可通过套管单独收集氢气和氧气，找到取之不竭、廉价、安全无污染的能源宝库。英国科学家1945年诺贝尔获得者青霉素发明人亚历山大弗莱明192
10、8年提出以毒攻毒治疗人体一般性病毒细菌，他把青霉素菌制成药丸因在肠胃中不能顿化，终达不到良好效果。美国科学家两位诺贝尔奖获得者钱恩特，佛洛里在十年后把青霉素菌注入人体血液终获成功，并获得美国政府大力支持，在二战中拯救无数生命，他们的发明原理76年来给全世界各国人民带来了欢乐和幸福使现代人受益多多。可想而知在当时把青霉毒素注入人体血液需要多大的勇气和智慧，我们可以把发明家的思维方式运用到当今内燃机节能环保治理雾霾之中，理论上和实践中彻底突破“油氧不能共混”的禁区，为内燃机可持续发展打拼一番新天地。从1901年来世界上已有600多位科学家的创新发明获得诺贝尔奖，他们想前人不敢想，做后人不敢做的事，
11、结合实际努力实验，为人类创造辉煌。我们不要总盯着四大发明，也可为人类实实在在的搞出新发明新创造，不要论资排辈或亦步亦趋跟在别人后面打“小算盘”（据统计500年内最重要的发明），要向哥伦比亚大学1958年创造互联网那样的“大算盘”。不光是在口头上，用事实说话，有的时候经济建设速度很快，但方向不准确有偏差，常言道：差之毫厘失之千里。我们要把眼光放到50至100年后，共产党的创始人德国尤太人，卡尔马克思在130年前就为共产党指明方向共产党宣言这篇划时代的宣言为伟大的中国共产党和伟大的中华民族今日发展打下坚实的理论基础和引领了前进的方向。古老文明的中国一定会在新一届党中央的英明领导下“有所作为”，思想
12、进一步解放再创辉煌，中国梦的核心仍然是思想解放。因为改革开放35年，中国仍然是中国，土地仍然是这块土地，唯有改革开放思想解放才发生了翻天覆地的变化。为了内燃机彻底消除因不完全燃烧产生的环境污染造成雾霾与80%的能源浪费，我们在“油氧共混”“水火同源”的基础提出和发明了“一种安全防爆式内燃机用电解槽”（专利ZL201320247853.6）它可以成为内燃机二次混氧燃烧的一种基本方法和模式。见下图：该电解槽特点之一是两极阳极和阴极永远浸泡在电解液中，不发生闪爆确保安全。第二是电离出的H2气和O2气的电介液有微量的KOH，根据排量不同浓度可调。第三是当总启动开关打开时，即刻H2气和O2以2：1的量瞬
13、时产生，它的产生速度是H2O的产氢，氧速度的60倍/每小时，在电压为10V时电离一小时，仅消耗KOH浓度为1%的电解液20ML，换算成氢为44升，氧气为22升电压不变，成本几分钱，发电机仍有充电功能。第四当总开启发动机开关停止时产氧和氢即刻停止电离。第五是氢、氧气产生后通过单向阀门进入节气门，确保燃气不回火。第六是内燃机发生顷斜碰撞，翻车时ECU自动断电，也可根据车速的大小调解电流大小，直接控制产氧气和氢气的量，当电解液面低于隔板时ECU报警器指示人为添加电解液。第七原单位的喷油量减少1/31/2内燃机功率不变，节省燃料2550%，由于富氧能燃烧，氢气氧气的活度是空气的3倍以上，燃烧产生的几乎
14、全是H2O气和CO2气，用点燃式发动机汽车稳态工况法排气污染物测试几乎HC、CO和NOX为零用欧洲、欧洲都无法检出污染物。参见部份测验数据见表一减少HC（碳氢化合物）99%，减少CO（一氧化碳）96%，减少NOX（氮氧化物35%）。厂牌：NISSANX-TRAIL 排气量：2.0L 年份2005 行驶里程 788088公里检测项目国排放标准加电解装置20min加电解装置40min尾气降低比国排放限值CO（%）0.260.010.0196%2.6HC(PPM)3861199%460NOX(PPM)55353535%3400第八电解槽外有一个坚固的保护层，防止池漏。整个电解装置在几百元，成本相当廉价，安装时旧车可在原电瓶位（电瓶后移）对现有内燃机改造的整体结构不动，也无影响，电解液是纯净水加微量KOH和负压空气配合。世界上不可能再有比此更廉价的改性电解装置，“油氧共混”原理可解决当今100年都未解决的内燃机不完全燃烧的顶尖难题。其中之一利用电化学方法达到油氧共混原理是内燃机改进的第三次革命序幕，一旦产学研成功，可为人类带去巨大的财富。结束语：如果社会管理高层和内燃机制造企业仍然抱着温水煮青蛙的心态，自已和他人都会受到上天的惩罚，因为人类只有一个地球，化石级能源总有一天会枯竭的。2014年2月5日于武汉大学珞珈山1
