内燃机燃料的现状及其展望---姚春德 教授 国家内燃机燃烧学重点实验室

内燃机燃料的现状及其展望

姚春德

天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室

引言

我国已经成为汽车产销以及用车大国。据公布资料，去年我国汽车产销量超过1800万台，跃居世界第一。预计今年的产销量与去年持平。另据今年9月份公布的信息，我国机动车保有量超过2亿辆，其中近1亿辆是汽车。汽车是动力机械，需要将燃料的化学能转化为热能，然后再将热能转化为机械能才能做功输出动力。巨大的保有量每年消耗的燃料也十分可观。目前我国车用动力主要依靠石油作燃料。据工信部公布的资料，我国自2008年以来我国石油对外依存度连续三年超过50%，2011年上半年达到了55.2%。就是说，目前我国需求的石油一半以上是从国外进口。按照国际惯例，50％石油依存度是该国石油安全线。因此，我国石油能源已经进入非安全运行状态。随着汽车工业产销量持续增长，保有量不断增加，对燃料的需求也会随之增大。据估计，我国石油进口依存度可能不到2020年就会达到60％。如此巨量的石油需求和超高的石油依存度对国家经济发展和能源安全带来极大的压力。从国家到主管部门不断发出要节能减排的号召，也部署了一系列政策和措施，以期减少石油消耗，实现国民经济可持续发展。2007年4月温家宝总理在国务院召开专门会议部署全国节能减排的工作[1]，今年9月温总理再次在国务院召开电视电话会议上[2]，就节能减排发表了同样内容的讲话。工信部从去年起便部署了起草内燃机节能指导意见的工作，提出要实施节能和开源并举，在全国的层面上大幅度减少内燃机的燃油消耗。上述工作充分反映了政府各部门对节能的关切。汽车是我国消耗石油燃料最多的产业，约占每年全国内燃机消耗燃料总量的60％以上，因此，汽车节能和开源并举成为当前一个重要的战略任务。在当前我国石油能源安全面对经济高速发展所产生的不断增大的需求和世界化石能源供应体系发生巨大变革的调整时期，不仅要着力做好汽车的节能减排，更要迅速建立起符合我国资源特色的燃料能源体系，此举事关国民经济可持续发展乃至国家能源安全。

一．石油并非是内燃机当然的燃料

汽车使用石油作燃料，在当今看来似乎是天经地义，其实石油作为车用燃料的历史并不长，1938年人类发现科威特大油田之后，才正式开始了车用石油燃料的时代。大规模使用石油燃料不过百年时间。具有讽刺意味的是，当今大家大谈石油危机的时候，殊不知最初汽车内燃机的燃料并非是石油。19世纪末德国人尼古拉斯.奥托申请点火式发动机专利时，是以酒精和煤气作燃料的。同一个时代，鲁道夫.狄塞尔在申请压燃式发动机时便是以植物油为燃料，他开始研究压燃式发动机时甚至用煤粉作燃料。由此可见，内燃机本身就是一个能量转换装置，承担着把燃料的化学能转化为热能，然后再将其转化为机械能做功的职能。所以，内燃机的燃料只要符合可燃、易输运、易获得、资源充足、价格便宜这些条件。都是可以作为燃料的。之所以石油在今天被大家认为是车用发动机的当然的燃料，是因为石油除具备满足车用发动机燃料所有特征之外，就是人类获得石油太容易了。

上世纪的40年代，人类在科威特发现大油田。1948年在沙特又发现更大的油田，从此揭开人类大规模使用石油的历史。由于石油价廉、物美，迅速成为重要的战略资源。同时也开启了中东的混乱局面。历经数十年，中东一直是地球上的最不稳定地域。可以说，包括最近的利比亚之乱，无一不是与石油相关。事实上人类与石油的关系不过数十年时间。经过这几十年的消耗，石油已经成为人类活动须臾不可缺的重要物品。由此可见，中东之乱并非完全由石油资源枯竭带给人的担心引起，而是由于石油的战略地位太重要。这种重要已经到了

连世界最强大的美国都觉得难以长期维持，而不得不打起撤出中东的主意。自大量石油发现后，中东便战火连年，绵延不断。因此，可以说，石油给中东带来了财富，同时也带来的战争。上世纪70年代的石油危机，深刻的意义是便宜获得石油的时代快要结束了。因此，人类必须要寻找新的燃料，以弥补逐渐枯竭的石油资源。延长其使用期限，维持汽车经济的持续发展。

二． 内燃机非石油燃料的现状

总体来说，可作为车用燃料大体分为液体和气体两类。液体即以汽、柴油为主，非石油类燃料则有醇类(甲、乙醇等)、生物柴油。气体燃料有天然气、生物质气（沼气等）、液化石油气。另有一类燃料是平常为气态，使用时为液态而介于气液之间的有二甲醚。

1.乙醇（CH3CH2OH）

乙醇又称酒精，具有最早作为车用燃料的历史[3]。因为是可以来自生物质，既有利于可持续发展，又可以保证碳平衡，所以近年来得到高度重视。美国用于车用燃料的乙醇年产量已经达到2000万吨左右，以10%的比例掺到汽油中使用。2002年美国政府计划到2020年要生产3000万吨以上，以替代10%的汽油消耗。巴西地处亚马逊河流域，具有得天独厚的地理环境，利用甘蔗及其滤渣年产乙醇近2000万吨。该国将乙醇用作车用燃料的方式比较灵活，10%直至100%比例含量的都有。我国尽管也是乙醇生产大国，位居世界第三位，但是用于车用燃料每年仅150万吨左右。我国的乙醇主要是由粮食生产，少量用木薯做原料。我国车用乙醇燃料也是以10%的比例直接掺到汽油中使用。由于数量有限，仅在9个省市和地区应用。

近年来，美国的生产计划受到广泛的质疑，原因是生产原料玉米耗量过高。每年生产乙醇需要近1亿吨的玉米。大量的玉米需求，造成粮食和饲料的价格上涨。联合国和美国国内普遍质疑这种做法[4]。我国政府也于2006年底颁布政策，禁止再上任何以粮食为原料的乙醇生产厂。采用秸秆等农业废弃物转换酒精的技术近年来有较大进展，但是工业化生产，尚需时日。其它利用细菌等将生物质转化乙醇的研究仍在进行中。如果这些技术能够获得突破，有望在乙醇应用上会有较大的增长。

2.甲醇（CH3OH）

甲醇又称木醇，17世纪60年代被发现，19世纪被用作家用燃料，后曾被作为车用燃料。由于最初甲醇产自生物质，主要是木材，20世纪初人工合成成功后，甲醇的生产原料有了极大的发展。可生产甲醇的资源非常丰富，煤炭、天然气、生物质都可以。目前世界上主要用天然气和煤炭作原料。国际上多以天然气和石油伴生气，我国则以煤炭为主。生产甲醇的能量利用率很高，超过75%[3]。约1.5吨煤可以生产1.0吨甲醇。由于甲醇的生产资源丰富，生产技术成熟，所以在上世纪70年代全球发生第一次石油危机后曾受到广泛重视，并在已定范围较为广泛应用。美国曾有数万辆甲醇燃料车，德国也建立大量的甲醇加注站。但随着上世纪90年代初石油价格再次大幅度跌落，甲醇在使用上缺少经济上驱动力，世界上甲醇的使用量又趋于减少。我国于上世纪70年代末曾组织科研院所和企业，联合国际大企业如美国福特、德国大众等公司合作，共同对发动机燃用甲醇开展研究，取得很好的成果。于2009年制定了M85甲醇燃料标准，部分地区如山西一直坚持进行车用甲醇规模试验至今。目前国内采用不同比例甲醇汽油燃料的车辆已有数以万计。

甲醇的特性与汽油接近并与汽油相溶，故甲醇在车上应用以点燃式发动机为主。但是，甲醇与柴油不相溶，而且十六烷值仅为柴油1/16，难以压燃，几乎不能在柴油机上应用。近年来天津大学在柴油机应用甲醇燃料上取得了重要的突破，提出的柴油甲醇组合燃烧技术使

压燃式发动机高比例、大量燃用甲醇真正成为可能。由于甲醇含氧、高汽化潜热，柴油机采用该技术后，微粒和NOx排放同时得到改善。解决长久以来，柴油机微粒和NOx不能同时减少的世界性难题。整车道路试验表明，柴油车采用柴油甲醇双燃料技术后，甲醇对柴油的替代率、替换等热值柴油的甲醇用量低于理论值均超过30%。甲醇应用到柴油机上不仅可以改善排放，而且也提高提高了功率和燃料的经济性。图1给出安装柴油甲醇双燃料系统的发动机及其车辆。该种燃烧方式经过超过10台车的试验，行驶里程数万公里，证明动力性增大、经济性提高、排放改善、工作可靠[5]。

3.二甲醚(CH3OCH3)

二甲醚(Dimethyl ether)，简称DME，是一种无毒含氧燃料，常温常压下为气态，常温下可在五个大气压下液化，易于储存与输运。二甲醚能从煤、煤层气、天然气、生物质等多种资源制取，目前我国二甲醚生产主要采用由甲醇脱水的间接制取法，大约1.45份甲醇制取一份二甲醚。二甲醚的十六烷值高过柴油，容易压燃，被认为是柴油的替代燃料。

1995年前后，由丹麦技术大学、Navistar、A VL公司等首先将二甲醚用做柴油机替代燃料，研究结果表明，经对原柴油机的燃油系统进行一些改造后，可以保持原柴油机热效率以及输出同样功率、扭矩并具有良好的燃油经济性。二甲醚燃料发动机技术已引起到西方发达国家政府和专家重视，欧美日等发达国家都纷纷开展二甲醚燃料发动机与汽车的研发。2008年9月，欧洲启动二甲醚示范项目并建立一支由14辆沃尔沃车组成的车队。日本交通安全环境研究所以及韩国研究部门研制了燃用二甲醚燃料的卡车样车和城市客车样车。

国内，由西安交通大学、上海交通大学[6]、天津大学等单位开展了有关二甲醚燃料的系统的研究。上海交通大学联合上海柴油机股份有限公司，研制了国内城市客车二甲醚发动机。组建了10辆二甲醚公交车车队，载客运行一年，行驶里程截止达45万公里，对二甲醚汽车在安全性、可靠性、动力性和经济性进行了考核。西安交通大学研制了中巴二甲醚汽车。开始了小范围的二甲醚/柴油混合燃料客车示范运营。

4.生物柴油(Biodiesel)

生物柴油是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料[7]。生物柴油是生物质能的一种，它是生物质利用热裂解等技术得到的一种长链脂肪酸的单烷基酯。生物柴油是含氧量极高的复杂有机成分的混合物。生物柴油具有优良的环保特性。主要表现在由于生物柴油中硫含量低，使得二氧化硫和硫化物的排放低，可减少约30%(有催化剂时为70%)；生物柴油中不含对环境会造成污染的芳香族烷烃，因而废气对人体损害低于柴油。检测表明，与普通柴油相比，使用生物柴油可降低90%的空气毒性，降低94%的患癌率；由于生物柴油含氧量高，使其燃烧时排烟少，一氧化碳的排放与柴油相比减少约10%(有催化剂时为95%)；生物柴油的生物降解性高。生物柴油具有良好的燃料性能。十六烷值高，使其燃烧性好于柴油，燃烧残留物呈微酸性，使催化剂和发动机机油的使用寿命加长，并且具有较好的低温发动机启动性能。生物柴油具有较好的润滑性能。使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率低，使用寿命长。生物柴油以一定比例与石化柴油调和使用，可以降低油耗、提高动力性，并降低尾气污染。

但是，生物柴油是含氧的物质，在应用中也发现，存在如下问题，如发动机材料兼容性不够好，NOX 质量排放高，小颗粒数量排放高等缺点。而且，由于生物柴油具有粘度高等特点，在发动机上应用也存在燃油喷射系统适应性问题。另外，生物柴油生产过程能耗高，

工艺较复杂，设备投入大。一定程度上影响了推广使用。因而，除美国之外，其他国家生物柴油的混合比例都不超过5%。

生物柴油是清洁的可再生能源，它以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液体燃料，是很好的石油柴油代用品。所以，生物柴油作为汽车的替代燃料已经在美国、欧洲、东南亚等地区得到广泛应用。我国也建立数十万吨的生物柴油生产能力，由于专用发动机、认识观念、原料资源和管理政策等方面因素，应用面还有待于进一步扩大。

5. 气体燃料

气体燃料的种类较多，如天然气、液化石油气、沼气、煤层气等，但是对于车用来说主要是天然气。液化石油气（LPG）是一种在常温常压下为气态的烃类混合物，比空气重，有较高的辛烷值，具有混合均匀、燃烧充分、不积碳、不稀释润滑油等优点。但是液化石油气来自采油或炼制过程中伴生气，所以和石油密切相关。因而，液化石油气除在部分城市如广州市等地区公交车上使用意在改进排放之外，其它场合已基本不用。一些甲烷含量高的煤层气，视其与天然气一样使用。沼气由于其产区分散，一般不作车用。因此，车用气体燃料主要指天然气。

天然气的主要成分是甲烷。以单位质量计，天然气的热值甚至高过汽柴油。但是常温常压下，天然气是气体。为了使其更好地满足车用需求，天然气一般以压缩状态（CNG）或液化状态（LNG）使用。压缩天然气（CNG）汽车。压缩天然气是指压缩到20.7—24.8 MPa 的天然气，储存在车载高压气瓶中。压缩天然气（CNG）是一种无色透明、无味、高热量、比空气轻的气体，主要成分是甲烷，由于组分简单，易于完全燃烧，加上燃料含碳少，抗爆性好，不稀释润滑油，能够延长发动机使用寿命。液化天然气（LNG）汽车。液化天然气是指常压下、温度为-162度的液体天然气，储存于车载绝热气瓶中。液化天然气（LNG）燃点高、安全性能强，适于长途运输和储存[8]。

天然气在车上应用方式分为，只使用天然气作为燃料的专用燃料天然气汽车；既可以使用天然气也可以使用作为燃料的两用燃料天然气汽车以及可以同时使用液体燃料和天然汽油

气的双燃料天然气汽车三类。

天然气作车用的优点主要有，(1)燃烧清洁。天然气汽车的排放污染大大低于以汽车为燃料的汽车，一氧化碳降低80%，碳氢化合物降低60%，氮氧化合物降低70%[9]。因此,许多国家已将发展天然气汽车作为一种减轻大气污染的重要手段。(2)经济效益好。目前天然气的价格比汽油和柴油低得多，燃料费用一般节省50%左右。天然气车的数量正在迅速增加，2011年，我国天然气汽车保有量将突破百万辆大关，随着国内汽车产销量的持续增长，预计天然气汽车保有量还会迅速增加。天然气的发展主要限制因素是加气站建设及其数量。由于天然气需要在压缩或液化的条件下使用，所以加注站的建设费用相对较高。2011年3月底，我国已建和在建的天然气加气站总数达1770座，其中，传统的CNG加气站达1610座，液化天然气（LNG）加气站数量快速增长，总数达160座。

6.新型燃料

1) 丁醇

近来国外对丁醇（主要是正丁醇和异丁醇）的给予高度的重视[10]。丁醇既可以由生物质原料制取也可由煤合成气合成，在西方一般由生物质制取，称为bio-butanol。相比于甲醇和乙醇，丁醇的热值较高，即能量密度较高；挥发性不强，并可避免管路中气塞现象的出现；辛烷值与汽油接近；除此之外粘度与柴油相当，润滑性较好；毒性及腐蚀性比甲醇要低，可以用现有石油管道运输；与汽油互溶性好，故可以在对汽油机不做机械改动的基础上灵活调整掺混比应用。但由于其气化潜热低，在作为进气喷射燃料时，由于其进气温度比甲醇高，故其进气充量比采用甲醇小，同时较高的进气温度及较高的热值会导致燃烧温度较高，从而不利于降低NOx排放，另外丁醇的火焰传播速度低于甲醇但高于汽油。

目前丁醇一般作为与汽油的掺混燃料应用在点燃式内燃机中[23],由于其物理性质与柴油相近，也有与柴油掺混应用的例子[24]。在汽油中加入不同比例的丁醇时发动机的燃烧特性，发现随着丁醇添加比的增加，缸压曲线上升阶段变陡，燃烧进程加快，最高爆发压力增加，燃烧持续期缩短。由于其有较强的吸水性，久置的丁醇吸收水分后可以增加其辛烷值，并降低火焰燃烧温度，从而降低了爆震及NOx成的倾向，但是会造成燃料分层。虽然丁醇的未燃HC和CO低于汽油，但还是较甲醇和乙醇高，甲醛和乙醛是主要的有毒污染物。此外，丁醇还可掺入柴油应用于柴油机，其抗分层能力强于乙醇。

国内对丁醇燃料的研究目前仅处于起步摸索阶段，由于丁醇还是作为化工原料在使用，作为燃料尚在研究中。制约其发展的主要原因是生产原料来源以及生产成本。虽然其生产原料可以来自生物，但是目前仍以淀粉发酵生产，其它生物原料生产尚未见到有突破性的进展。所以，目前还不能对其作为燃料做出令人乐观的估计。

2) 2,5-二甲基呋喃

呋喃从结构上来说，是一种环状的烯醚，过去一直是化工原料，在生物质燃料研究的热潮中，2,5-二甲基呋喃作为一种以葡萄糖为原料生产的汽油代用燃料由于其低廉的生产成本（Román-Leshkov等人声称其生产耗能仅为乙醇的1/3 [11]），较高的沸点（比乙醇高20 K，故不易发生气阻），较高单位质量能量密度（是乙醇的1.4倍），不溶于水的特性（不会污染地下水也不会吸水），辛烷值高，使其成为乙醇的优良替代品。2,5-二甲基呋喃的喷雾特性和发动机排放性能[28]介于汽油和乙醇之间，但其NO排放较汽油和乙醇均高，而HC排放更接近于汽油而远大于乙醇，故排放性能比乙醇差，这是其较大的碳氧比所决定的。总而言之，与乙醇相比，2,5-二甲基呋喃有利有弊，但目前的研究仅处于实验室阶段，还需进一步的优化，要成为车用燃料大规模生产和应用尚需时日。

3) 其它新兴燃料

主要有煤制油（coal-to-liquids, CTL）和气制油（gas-to-liquids, GTL）。煤炭和天然气加氢制油，应用最广的是F-T法，即首先以煤炭，天然气，水蒸气为原料制取氢气和一氧化碳，之后在催化剂的作用下将氢气和一氧化碳合成为长链烷烃或烯烃，煤制油和气制油除了以上所指出的间接法外，还可以采用煤炭直接加氢的方法，其转化率可高达63%～68%，但对煤质要求苛刻，且制出的油十六烷值较低。我国的神华公司采用直接液化法制油，已建成百万吨级的生产装置。目前主要还是采用F-T间接法[12]。

此外，生物质也可采用F-T法转化为“生物质油” （Biomass-to-liquids, BTL）。CTL 和GTL的主要特点是十六烷值高，只含脂链烃而不含芳香烃，硫含量也低得多（已在生产中

脱除，不然会造成催化剂中毒）[32]，这些特点决定其滞燃期短，CO和HC生成趋势小。由于滞燃期短，燃烧温度会降低，从而使得NO排放降低，虽然不利于碳烟的降低，但由于燃料不含芳烃，总体来说碳烟排放基本上较柴油低，通过进一步优化，可使其热效率和排放均优于原柴油机。

应该说，CTL和GTL是一定程度上减轻石油供给压力的清洁燃料，然而，CTL和GTL 的发展目前主要受到政策的限制。由于这两种燃料仍是化石能源，且在生产中耗能、耗水大，与二氧化碳的减排政策相悖。而在中国由于煤资源多处于环境较脆弱的地区，煤制油大量生产造成的环境效应尚待评估[33]。目前煤制油属于国家控制发展技术，短期内难见其作为车用燃料。而气制油则由于中国自身的天然气资源所限，发展前景有限。

三．内燃机新型燃料的展望

随着汽车进一步发展，石油需求量进一步增加，我国的石油对外依存度也会随之增长。我国是一个大国，不可能像某些国家那样完全依靠进口能源。所以，为了实现可持续发展，自力更生、减少对外依存度是今后必然的。寻求新的非石油车用燃料更是当前一个重要的工作。但是，我们要看到，我国的石油能源除了需求缺口较大之外，还存在一个结构性不平衡的问题。从2006年以来，我国的燃料油始终存在柴油销量2倍于汽油的情况。按照石油炼制的规律，单位石油生产的柴油和汽油存在一个固定比例，国际上通常为1.8左右。而我国为了满足柴油的需求，已经将柴汽比调高，但仍低于2倍。这样便造成一个结构不平衡的局面。如果满足国内柴油需求，则汽油过剩。但是出口到国外的汽油，无利可图。因此，便经常出现国内柴油紧张的现象。从2006年以来，已经出现三次全国范围的“柴油荒”。最近，柴油调价后，柴油供应再次出现不愿见到的柴油供应紧张的现象。因此，从我国石油燃料消耗的特点看，不仅要用替代燃料减少石油的需求，更要解决存在的柴汽比不平衡的问题。因此，大幅度减少柴油消耗，将会是今后非石油替代燃料的一个重要发展需求。

在目前列举的几种产能高、产量大、资源相对富足的几种非石油替代燃料中，要满足替代柴油的需求，天然气、甲醇、二甲醚、生物柴油将是重要选择。目前天然气重卡发展速度加快便说明了这一点。最近，科技部在选择未来即将开展的交通能源发展计划中，便将上述几种非石油燃料作为首批出库项目候选，表明国家队减少柴油消耗的规划。

从国际的替代燃料发展情况看，只要选准方向，立足本国资源，减少石油消耗是完全可以的。美国采用其丰富的页岩油资源，解决了页岩油变天然气的技术障碍，使其石油对外依存度由2007年的67%降低到今年7月份时的53.5%。短短的3.5年时间，减少了13.5%个百分点的事实就是一个很好的证明。

可以相信，在大力发展新技术厉行节约现有的石油燃料的前提下，只要替代燃料发展方向正确，以我国自有资源为主实现替代，能源安全一定能够得到保障，可持续发展也一定会实现。

参考文献：

[1]温家宝总理在2007年4月27日全国节能减排会议上讲话，

https://www.360docs.net/doc/137404410.html,/ldhd/2007-04/29/content_602130.htm

[2] 温家宝总理在20111年9月28日全国节能减排会议上讲话

https://www.360docs.net/doc/137404410.html,/GB/1024/15769840.html

[3] [美]乔治A.奥拉，阿兰·戈佩特，G.K.苏耶·普拉卡西，跨越油气时代：甲醇经济，化学工业出版社，2007年7月第一版，p147

[4] Haas F M, Chaos M, Dryer F L. Low and intermediate temperature oxidation of ethanol and ethanol–PRF blends: An experimental and modeling study [J]. Combustion and Flame, 2009, 156:

2346-2350.

[5]YAO Chunde, CHEUNG Chenshun, CHENG Chuanhui, et al. Effect of Diesel/methanol compound combustion on Diesel engine combustion and emissions [J]. Energy Conversion and Management, 2008, 49(6): 1696-1704.

[6]黄震，乔信起，张武高，等. 二甲醚发动机与汽车研究[J]. 内燃机学报，2008，26(S1): 115-125.

[7]生物柴油技术， https://www.360docs.net/doc/137404410.html,/view/4797613.htm

[8]Korakianitis T, Namasivayam A M, Crookes R J. Natural-gas fueled spark-ignition (SI) and compression- ignition (CI) engine performance and emissions [J]. Progress in Energy and Combustion Science, 2011, 37(1), 89-112.

[9] 焦运景，张惠明，司鹏鹍，等. 稀燃点燃式天然气发动机的燃烧特性[J]. 燃烧科学与技术，2009，80(6): 541-545.

[10]Atadashi I M, Aroua M K, Aziz A A. High quality biodiesel and its diesel engine application:

A review [J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2010, 14(7): 1999-2008.

[11]田国弘，徐宏明， DANIEL Ritchie，等. 2，5一二甲基呋喃的喷雾特性及发动机适应性[J]. 汽车安全与节能学报, 2010, 1(2): 132-140.

[12]李琼玖，杜世权，廖宗富，等. 煤制油与煤气化制甲醇技术的比较与选择[J]. 中外能源，2009, 14(7): 26-29. (in Chinese）

个人简介：

姚春德，博士，天津大学教授，博士生导师。现任内燃机燃烧学国家重点实验室副主任、中国工程热物理学会常务理事兼任燃烧分会主任、中国汽车学会理事、中国内燃机学会中小功率柴油机分会副主任，王宽城奖学金获得者。1993年赴德国亚琛工业大学进修一年。1995年作为技术专家赴美国工作一年。现主要研究方向，内燃机工作过程、废气净化和新型燃料燃烧等方面研究。承担并完成国家自然科学基金5项课题，1项重点课题。承担并完成863项目2项。发表国内外科技论文200余篇。获得发明专利9项、实用新型专利5项。编著出版专业书籍1本。获国家教委科技进步二等奖和天津自然科学奖三等1次。获王宽城奖学金、容闳奖教金各1次。获原机械部优秀科技青年和跨世纪学术带头人称号。