内燃机作为一类发展已逾百年的热力发动机，在当前石油资源日渐枯竭、环境污染日益严重的严峻局势下，是否还有其用武之地？面对各类日新月异的新能源技术的挑战，内燃机在其应用行业领域的前景又是怎样的？

1 内燃机的技术优势

内燃机采用的化石燃料为含能体能源，便于携带及分配，并且燃料自身具备较高的能量密度，因此可为移动设备提供动力来源，不像水力机械及风力机械仅能布设在固定位置用于发电等用途。同时相比于能量密度较低的纯电力驱动系统，内燃机在远离供能系统的荒郊野外以及水路运输中具备显著的优势。

内燃机在经济性层面上比燃气轮机与汽轮机等热力涡轮机械更为优越。因此除了航空运输领域，内燃机在公路、水路、铁路等交通运输领域以及农业机械、工程机械、移动电站等方面均有着广泛的应用。

图1   内燃机缸内工作过程

2 内燃机在公路运输领域的应用前景

随着石油资源的不断消耗，新能源汽车逐渐走入了大众的视野。新能源汽车通常可分为两类，一类为采用替代燃料的内燃机汽车，另一类则为各种形式的电动汽车。通常汽油机可使用甲醇、乙醇等燃料，而柴油机可采用生物柴油或二甲醚等。电动汽车通常可分为纯电动汽车、燃料电池汽车、混合动力汽车。前两类电动汽车在能量转换过程中并无污染排放物产生，更利于环保，关注度也更高。

图2  宝马i8型燃料电池汽车

但目前电动汽车普遍存在的问题是，蓄电池及燃料电池的能量密度较低，行驶里程及最高速度有限，相应的充电设施尚未得以普及，同时整车成本也较高。在此期间，全部或部分采用内燃机提供动力来源的传统汽车及混合动力汽车可作为有效过渡方式，在未来的相当一段时间内，车用内燃机不会被完全淘汰。

3内燃机在水路运输领域的应用前景

船舶在远离陆地的河流或海洋中行驶，无法像陆用载具可及时得到水、燃油、润滑油等相应消耗品的补给，在设备出故障时又只能依靠船员的现有技术水平以及随船携带的工具设备来进行维护修理。柴油等液体燃料不但便于携带及补充，同时船用柴油机技术也相对成熟，经济性也较好。

图3  瓦锡兰RT-flex96C 14缸二冲程涡轮增压船用柴油机

随着相关技术的不断发展，目前关于民用船舶的推进动力来源也涉及到燃料电池、蓄电池以及核动力等新型动力装置。如上文所述，燃料电池及蓄电池目前在动力性仍有进一步提升的空间，同时其技术成熟度也不如传统柴油机。

核动力尽管功率密度较高，但目前就防核辐射、核燃料的装卸及后处理、以及民众长期以来对核能持有的恐慌心理均有待于解决改善，核动力船舶要投入实际使用仍有较长的一段路要走。

因此，对于各类民用商船而言，当前采用柴油机等传统热力发动机作为推进主机是最为实际、有效的方式。

4内燃机在铁路运输领域的应用前景

图4   DF11型内燃机车

在铁道运输领域，依照机车动力类型可分为热力机车与电力机车，以柴油机作为动力来源的内燃机车是我国目前依然在使用的一类热力机车。内燃机车作为一类自给式机车，受自然灾害及战争破坏等不可抗力因素的影响较小，可用于战后或灾害后的救援，同时也可用于非电气化铁路的牵引以及调车任务。

图5   西南交通大学研制的燃料电池机车

近年来，国内以西南交通大学为代表的科研院所研发出了新式的自给式机车——燃料电池机车，该车型可谓是该领域最新的研究方向。但新款的燃料电池机车不可避免具有动力性等方面的显著劣势，目前无法承担主力牵引任务。因此，内燃机车目前尚无法被取代，机车柴油机仍有较好的应用前景。

5  结论

不可否认，内燃机目前仍是载运工具动力来源的重要选择之一。在公路运输领域，内燃机汽车会逐渐让位于电动汽车或燃料电池汽车，同时随着混合动力汽车的应用，该进程并且会长期处于过渡阶段。而在铁路运输、水路运输等领域中，内燃机有着较高的不可替代性，在未来较长的一段时期内依然会作为首选动力装置。