第六百六十八章 现实很骨感
上午，专列疾驰在铁路上，自西向东而去，列车车轮不断压过铁路的接缝处，发出“况且、况且”的声音，坐在专列上的宇文温一边听着这单调的“背景音乐”，一边听人汇报事情。 汇报者为宇文皛，但不是宇文温的异母弟、邵王宇文皛，而是同名同姓的另一个人、故工部尚书宇文恺之子宇文皛。 这位宇文皛，当年还是孩童时，就曾经在长安和宇文温碰过面，当时，小家伙的名字叫做“宇文温”。 因为重名，所以小宇文温改名“宇文皛”，结果后来又重名了。 此刻，宇文皛作为工部的技术官员，向天子汇报新式发动机——煤气内燃机的研制进度。 前不久，以煤气内燃机作动力的“自走车”进行了半公开展示，在军营和马车进行了一场比赛，虽然比赛以马车获胜告终，但“自走车”也完成了比赛，圆满完成了“首秀”。 不过，这只是原理验证机，或称“工程样机”，其煤气内燃机一堆毛病，不解决的话，距离实用化遥遥无期。 虽然研制之路困难重重，但宇文皛颇为乐观，觉得坚持下去一定会有突破，宛若当年的船用蒸汽机那样。 正所谓“有其父必有其子”，宇文皛同父亲宇文恺一样，痴迷于各类工程技术，但因为时代的发展，宇文皛钻研的领域是蒸汽机械，以及“热力学”。 热力学，就是专门研究如何用各种燃料的燃烧来产生动力的学问，年近四旬的宇文皛，在黄州求学近二十年，学习、研究各种先进知识和理论，有着深厚的热力学基础，学者气质浓郁。 现在，一说起内燃机就如数家珍，居然从原理说起，全然不记得天子是知道这理论的。 宇文温向来尊重技术人才，所以不以为意，听宇文皛讲述内燃机的原理及技术研究成果。 现有的动力机是蒸汽机，原理是利用蒸汽的膨胀，推动汽缸内活塞进行活动，进而带动飞轮。 那么，通过体积膨胀来推动活塞，就只有蒸汽能做到么？ 当然不是，火药也可以。 火药是颗粒状固体，燃烧后产生大量气体，气体瞬间膨胀却在狭小的铳管无处可去，只能推动挡在面前的铅弹往前走。 因为气体膨胀的力气很大，所以能把铅弹“推”到很远的地方，构成杀伤。 火药在铳管里燃烧，产生的膨胀力能推动铅弹，自然也能在汽缸里燃烧，产生膨胀力推动活塞。 构想不错，现实里实现起来却很困难，譬如火药燃烧后会有残渣，会导致活塞的活动不畅，所以这一技术构思无法实现，连能够稳定运转的原型机都做不出来。 但是，由此产生了一个新的理论，那就是“内燃动力”，按照这种理论设计、制造出来的动力机，和蒸汽机不一样。 蒸汽机，其蒸汽产生于锅炉，需要用燃料加热水，才会有蒸汽，所以，燃料的燃烧是在汽缸外的装置——锅炉里，从这个角度来说，蒸汽机就是“外燃机”。 用火药燃烧、产生膨胀气体来推动活塞，这一技术构想失败了，但是原理却和蒸汽机有所不同，因为燃料的燃烧是在汽缸内，所以，这种动力机名为“内燃机”。 内燃机和外燃机相比，优点是启动快，因为外燃机要烧水产生蒸汽，而把常温状态的水加热到沸腾，需要很长的时间。 但内燃机不一样，燃料直接在汽缸内燃烧，可以说数息之内就能让动力机“动”起来，一快一慢，优势再明显不过。 其次，内燃机不需要笨重的锅炉，连带着锅炉里的水也不再需要，这意味着内燃机的体积不仅比外燃机要小，重量也能减轻不少。 由此可见，内燃机要比外燃机好，前提是能做出来。 用火药来推动汽缸内的活塞，这个构想很难实现，那么，用火油替代火药在汽缸里燃烧，行不行？ 行，前提是将火油雾化，喷进汽缸里，然后燃烧。 然而，技术人员经过多年的努力后发现，火油内燃机的技术难关太多，突破起来很困难。 譬如，因为提炼技术不行，从石油里提取的火油其纯度不够，所以喷雾口容易堵，且火油燃烧后依旧有少量残渣，这会损坏汽缸内壁和活塞。 折腾了许久，技术人员们发现用火油做内燃机燃料这条路走不通，至少近期走不通。 火油内燃机的研制虽然失败了，但是有一项成果却是可行的，那就是电火花点火，这项技术很关键，无论最后用什么燃料，都可以运用这种点火方式点火。 技术人员们讨论后觉得，火药和火油燃烧后都有不同程度的残渣，那就烧煤气好了：烧气体燃料，怎么会有残渣呢？ 这时，用煤炭制取煤气的技术已经成熟了，煤气灯也很常见，甚至已经发现了压缩存储技术：用压缩机压缩煤气时，压力达到一定数值，煤气会变成液态，用特制的耐压煤气罐，可以存储很多煤气。 于是技术人员们想到了用煤气当做内燃机的燃料，开始研究如何让煤气在汽缸里燃烧、尽可能多的产生膨胀气体推动活塞。 宇文皛就是参与者之一，他还是一个技术攻关小组的组长，带领组员们，和其他小组一起协作，争取早日突破技术难关，制作出一台原理验证机。 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，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，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，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？ 。。。。。。 火车行驶在铁道上，发出“况且、况且”的声音，宇文温独自坐在车厢会见室里，看着外面的风景，心里想着事情。 方才，宇文皛提了一个请求，请求朝廷允许技术攻关小组在各主要学术期刊刊载文章，介绍内燃机技术的原理，并且定期公布研制进度及遇到的问题。 与此同时，在几所知名州学开设“内燃机实验室”，一如电学实验室那样，让更多的学者和技术人员参与到内燃机的研制工作中来。 这样的做法，就是靠着众人拾柴火焰高，用集体的智慧来破解内燃机技术的各个难关。 研制内燃机过程中遇到的技术难题刊载在期刊上，有心的学者和技术人员，可以尝试着进行摸索，说不定就会有人攻破其中一部分。 哪怕对方因此申请了专利也不要紧，因为技术突破比专利费更重要。 宇文皛觉得这样的做法有好处，能避免当年火轮船研制前期的“闭门造车”现象，还能集思广益，让更多的技术力量参与到内燃机的研制中来。 但是，此举有泄密的风险，所以宇文皛提出这个建议的时候，有些犹豫。 宇文温也有些犹豫，因为他知道内燃机意味着什么，如果说历史上蒸汽机开启了第一次工业革命，那么内燃机的出现，则开启了第二次工业革命。 所以，内燃机技术事关未来，事关国运，他潜意识里不太想让其在半公开的期刊上进行讨论。 虽然，各期刊只接受学校、行会等机构的订阅，不会像一般的报纸那样，在大街上公开发售，但有心人若是想，还是能接触到这些期刊。 那些外国间谍，若是头脑足够聪明，会通过期刊了解内燃机技术的发展动向。 然而，这些人即便弄到了技术理论，回国后也不太可能有什么突破，因为其国内根本就不具备发生工业革命的土壤。 宇文温知道这个道理，所以不担心蒸汽机技术被别国间谍偷回去，搞出火轮船、火车来。 “复制”内燃机的难度比“复制”蒸汽机的难度还要大，按说不该担心，但宇文温总觉得这么做不好。 ‘这种心态很别扭啊....’ 宇文温如是想，搓了搓脸，琢磨起来。 为什么会有这种心态？道理很简单，他手头有蒸汽机，等同于掌握了现在，信心满满，没什么好怕的. 但是他没有掌握内燃机，等同于掌握不了未来。 他不知道儿孙们能否掌握未来，于是对于充满未知的未来充满担心，以至于潜意识里对于代表未来的内燃机有些患得患失。 就想保密，让少数机构暗地里研究，哪怕为此研究个五六十年，也比让人偷学了去、十来年就发明出来好。 肥水不流外人田嘛。 想来想去，宇文温长叹一口气，他发现自己的胸襟，好像没有之前想象的那么开阔。 那么，我该不该有开阔地胸襟，让中原在科学、文化上拥有海纳百川的自信呢？