内燃机的发展史

一：简述内燃机的发明以发展过程

往复活塞式内燃机

往复活塞式内燃机的种类很多，主要的分类方法有这样一些：按所用的燃料的不同，分为汽油机，柴油机、煤油机、煤气机（包括各种气体燃料内燃机）等；按每个工作循环的行程数不同，分为四冲程和二冲程；按着火方式不同，分为点燃式和压燃式；按冷却方式不同，分为水冷式和风冷式；按气缸排列形式不同，分为直列式、V型、对置式、星型等；按气缸数不同，分为单缸内燃机和多缸内燃机等；按内燃机的用途不同，分为汽车用、农用、机车用、船用以及固定用等等。本文将会主要针对煤气机、汽油机、柴油机这样一个发展脉络来向大家介绍。

最早的内燃机——煤气机

最早出现的内燃机是以煤气为燃料的煤气机。1860年，法国发明家莱诺制成了第一台实用内燃机（单缸、二冲程、无压缩和电点火的煤气机，输出功率为0.74—1.47KW，转速为100r/min，热效率为4%）。法国工程师德罗沙认识到，要想尽可能提高内燃机的热效率，就必须使单位气缸容积的冷却面积尽量减小，膨胀时活塞的速率尽量快，膨胀的范围（冲程）尽量长。在此基础上，他在1862年提出了著名的等容燃烧四冲程循环：进气、压缩、燃烧和膨胀、排气。

汽油机的出现

第一阶段是本世纪最初二十年，为适应交通运输的要求，以提高功率和比功率为主。采取的主要技术措施是提高转速、增加缸数和改进相应辅助装置。这个时期内，转速从上世纪的500—800r/min提高到1000—1500r/min，比功率从3.68W/Kg提高到441.3—735.5W/Kg，对提高飞机的飞行性能和汽车的负载能力具有重大的意义。

第二阶段时间在20年代，主要解决汽油机的爆震燃烧问题。当时汽油机的压缩比达到4时，汽油机就发生爆震。美国通用汽车公司研究室的米格雷和鲍义德通过在汽油中加入少量的四乙基铝，干扰氧和汽油分子化合的正常过程，解决了爆震的问题，使压缩比从4提高到了8，大大提高了汽油机的功率和热效率。当时另一严重影响汽油机功率和热效率的因素是燃烧室的形状和结构，英国的里卡多及其合作者通过对多种燃烧室及燃烧原理的研究，改进了燃烧室，使汽油机的功率提高了20%。

第三阶段是从20年代后期到40年代早期，主要是在汽油机上装备增压器。废气涡轮增压可使气压增至1.4—1.6大气压，他的应用为提高汽油机的功率和热效率开辟了一个新的途径。但是其真正的广泛应用，却是在50年代后期才普及的。

第四阶段从50年代至今，汽油机技术在原理重大变革之前发展已近极致。它的结构越来越紧凑，转速越来越高。其技术现状为：缸内喷射；多气门技术；进气滚流，稀薄分层燃烧；电子控制点火正时、汽油喷射及空燃比随工况精确控制等全面电子发动机管理；废气在循环及三元催化等排气净化技术等。其集中体现在近年来研制成功并投产的缸内直喷分层充气稀燃汽油机（GDI）。

柴油机——内燃机家族的另一个明星

转动式内燃机

燃气轮机

旋转活塞式发动机 转子发动机

内燃机增压

内燃机电子控制

内燃机材料技术

内燃机制造技术

内燃机代用燃料

二：内燃机发展史

内燃机以其热效率高、结构紧凑，机动性强，运行维护简便的优点著称于世。一百多年以来，内燃机的巨大生命力经久不衰。目前世界上内燃机的拥有量大大超过了任何其它的热力发动机，在国民经济中占有相当重要的地位。现代内燃机更是成为了当今用量最大、用途最广、无一与之匹敌的的最重要的热能机械。

当然内燃机同样也存在着不少的缺点，主要是：对燃料的要求高，不能直接燃用劣质燃料和固体燃料；由于间歇换气以及制造的困难，单机功率的提高受到限制，现代内燃机的最大功率一般小于4万千瓦，而蒸汽机的单机功率可以高达数十万千瓦；内燃机不能反转；内燃机的噪声和废气中有害成分对环境的污染尤其突出。可以说这一百多年来的内燃机的发展史就是人类不断革新，不断挑战克服这些缺点的历史。

内燃机发展至今，约有一个半世纪的历史了。同其他科学一样，内燃机的每一个进步都是人类生产实践经验的概括和总结。内燃机的发明始于对活塞式蒸汽机的研究和改进。在它的发展史中应当特别提到的是德国人奥托和狄塞尔，正是他们在总结了前人无数实践经验的基础上，对内燃机的工作循环提出了较为完善的奥托循环和狄塞尔循环，才使得到他们为止几十年间无数人的实践和创造活动得到了一个科学地总结，并有了质的飞跃，他们将前任粗浅的、纯经验的、零乱无序的的经验，加以继承、发展、总结、提高，找出了规律性，为现代汽油机和柴油机热力循环奠定了热力学基础，为内燃机的发展做出了伟大的贡献。

往复活塞式内燃机

往复活塞式内燃机的种类很多，主要的分类方法有这样一些：按所用的燃料的不同，分为汽油机，柴油机、煤油机、煤气机（包括各种气体燃料内燃机）等；按每个工作循环的行程数不同，分为四冲程和二冲程；按着火方式不同，分为点燃式和压燃式；按冷却方式不同，分为水冷式和风冷式；按气缸排列形式不同，分为直列式、V型、对置式、星型等；按气缸数不同，分为单缸内燃机和多缸内燃机等；按内燃机的用途不同，分为汽车用、农用、机车用、船用以及固定用等等。本文将会主要针对煤气机、汽油机、柴油机这样一个发展脉络来向大家介绍。

最早的内燃机——煤气机

最早出现的内燃机是以煤气为燃料的煤气机。1860年，法国发明家莱诺制成了第一台实用内燃机（单缸、二冲程、无压缩和电点火的煤气机，输出功率为0.74—1.47KW，转速为100r/min，热效率为4%）。法国工程师德罗沙认识到，要想尽可能提高内燃机的热效率，就必须使单位气缸容积的冷却面积尽量减小，膨胀时活塞的速率尽量快，膨胀的范围（冲程）尽量长。在此基础上，他在1862年提出了著名的等容燃烧四冲程循环：进气、压缩、燃烧和膨胀、排气。

1876年，德国人奥托制成了第一台四冲程往复活塞式内燃机（单缸、卧式、以煤气为燃料、功率大约为2.21KW、180r/min）。在这部发动机上，奥托增加了飞轮，使运转平稳，把进气道加长，又改进了气缸盖，使混合气充分形成。这是一部非常成功的发动机，其热效率相当于当时蒸汽机的两倍。奥托把三个关键的技术思想：内燃、压缩燃气、四冲程融为一体，使这种内燃机具有效率高、体积小、质量轻和功率大等一系列优点。在1878年巴黎万国博览会上,被誉为“瓦特以来动力机方面最大的成就”。等容燃烧四冲程循环由奥托实现,也被称为奥托循环。

煤气机虽然比蒸汽机具有很大的优越性,但在社会化大生产情况下,仍不能满足交通运输业所要求的高速、轻便等性能。因为它以煤气为燃料,需要庞大的煤气发生炉和管道系统。而且煤气的热值低(约1.75×107～2.09×107J/m3),故煤气机转速慢,比功率小。到19世纪下半叶,随着石油工......余下全文>>

三：汽车发展史的实用内燃机的发明

1794年，英国人斯垂特首次提出了把燃料和空气混合形成可燃混合气以供燃烧的设想。1801年，法国人勒本提出了煤气机的原理。1824年，法国热力工程师萨迪·卡诺在《关于火力动力及其发生的内燃机考察》一书中，揭示了“卡诺循环”的学说。1859年，法国的勒努瓦用煤气和空气混合气取代往复式蒸气机的蒸气，通过电火花点火爆发燃烧，制成二冲程煤气内燃机，法国和英国都制造了一小批。1861年，法国的德·罗夏提出了进气、压缩、作功、排气等容燃烧的四冲程内燃机工作循环方式，于1862年1月16日被法国当局授予了专利。1866年，德国工程师尼古拉斯·奥托成功地试制出动力史上有划时代意义的立式四冲程内燃机。1876年，又试制出第一台实用的活塞式四冲程煤气内燃机。这台单缸卧式功率为2.9kw的煤气机，压缩比为2.5，转速为250r/min。这台内燃机被称为奥托内燃机而闻名于世。奥托于 1877年8月4日获得专利。后来，人们一直将四冲程循环称为奥托循环。奥托以内燃机奠基人载入史册，其发明为汽车的发明奠定了基础。曾和奥托共过事的德国人G．戴姆勒发明了燃烧炼制灯用煤油副产品的汽油蒸气内燃机，1883年取得专利，其于1885年把这种内燃机装在了木制自行车上，翌年又装到了四轮马车上。同年，德国的本茨把汽油内燃机装上了三轮车，这些自行推进的车辆，被后人称做是汽车和摩托车的初始。

四：汽车发展史的第一辆内燃机汽车的诞生

世界上第一辆汽车是由德国人卡尔·本茨（1844～1929）于1885年10月研制成功的，一举奠定了汽车设计基调，即使现在的汽车也跳不出这个框框。他于1886年1月29日向德国专利局申请汽车发明的专利，同年的11月2日专利局正式批准发布。因此，1886年1月29日被公认为是世界汽车的诞生日，本茨的专利证书也成为了世界上第一张汽车专利证书。其实，在本茨之前还有一些人在研制汽车发动机和汽车，法国报刊早在1863年就报道过雷诺发明的汽车，车速不到 8km /h ，但是它还是从巴黎到乔维里波达来回跑了18km 。1884年，法国人戴波梯维尔运用内燃机作为动力源，制造了一辆装有单缸内燃机的三轮汽车和一辆装有两缸内燃机的四轮汽车。早在第一辆汽车发明之前，与它相关的许多发明就已经出现了，如铅酸蓄电池、内燃机点火装置、硬橡胶实心轮胎、弹簧悬架等，所以汽车是许多发明或技术的综合运用。 1879年，德国工程师卡尔·本茨首次实验成功了一台二冲程试验性发动机。1883年，本茨创立了“本茨公司和本茨莱茵发动机厂”。1885年，他在曼海姆制成第一辆本茨专利发动机汽车本茨的车为三轮汽车，采用一台两冲程单缸0.9马力的汽油机，此车具备了现代汽车的一些特点，如火花点火、水冷循环、钢管车架、钢板弹簧悬架、后轮驱动、前轮转向和制动把手。但该车的性能并不十分完善，行使速度、装载能力、爬坡性能也不十分如意，而且在行使中经常出故障。但是，它的巨大贡献不在于其本身所达到的性能，而在于观念的变化，就是自动化的实现和内燃机的使用，因为这种车能自己行走，所以人们用希腊语中Auto（自己）和拉丁语中的Mobile（会动的）构成复合词来解释这种类型的车，这就是Automobile一词的由来。本茨的第一辆三轮汽车是世界上最早的汽车雏形，这辆汽车被收藏在德国的本茨汽车博物馆内。 1881年，戴姆勒同威廉·迈巴赫合作开办了当时第一家所谓汽车工厂。 1883年8月15日 ，戴姆勒和迈巴赫发明了汽油内燃机。1885年末，戴姆勒将马车改装，增加了转向、传动装置，安装了功率为1.1kw的内燃机，装上四个轮子，车速达到了14.4km /h 。1885年，德国人哥特里布·戴姆勒（1843～1900）发明了第一辆四轮汽车。本茨和戴姆勒是人们公认的以内燃机为动力的现代汽车的发明者，他们的发明创造，成为汽车发展史上最重要的里程碑，他们两人因此被世人尊称为“汽车之父”。

五：发动机的发展史。 50分

回顾发动机产生和发展的历史，它经历了蒸汽机、外燃机和内燃机三个发展阶段。

外燃机，就是说它的燃料在发动机的外部燃烧，1816年由苏格兰的R.斯特林所发明，故又称斯特林发动机。发动机将这种燃烧产生的热能转化成动能，瓦特改良的蒸汽机就是一种典型的外燃机，当大量的煤燃烧产生热能把水加热成大量的水蒸汽时，高压便产生了，然后这种高压又推动机械做功，从而完成了热能向动能的转变。

内燃机

明白了什么是外燃机，也就知道了什么是内燃机。

这一类型的发动机与外燃机的最大不同在于它的燃料在其内部燃烧。内燃机的种类十分繁多，常见的汽油机、柴油机是典型的内燃机。不常见的火箭发动机和飞机上装配的喷气式发动机也属于内燃机。不过，由于动力输出方式不同，前两者和后两者又存在着巨大的差异。一般地，在地面上使用的多是前者，在空中使用的多是后者。当然有些汽车制造者出于创造世界汽车车速新纪录的目的，也在汽车上装用过喷气式发动机，但这总是很特殊的例子，并不存在批量生产的适用性。

燃气轮机

此外还有燃气轮机，这种发动机的工作特点是燃烧产生高压燃气，利用燃气的高压推动燃气轮机的叶片旋转，从而输出动力。燃气轮机使用范围很广，但由于很难精细地调节输出的功率，所以汽车和摩托车很少使用燃气轮机，只有部分赛车装用过燃气轮机。

六：为内燃机的发展奠定理论基础的是谁

活塞式内燃机起源于荷兰物理学家惠更斯用火药爆炸获取动力的研究，但因火药燃烧难以控制而未获成功。1794年，英国人斯特里特提出从燃料的燃烧中获取动力，并且第一次提出了燃料与空气混合的概念。1833年，英国人赖特提出了直接利用燃烧压力推动活塞作功的设计。

19世纪中期，科学家完善了通过燃烧煤气，汽油和柴油等产生的热转化机械动力的理论。这为内燃机的发明奠定了基础。活塞式内燃机自19世纪60年代问世以来，经过不断改进和发展，已是比较完善的机械。它热效率高、功率和转速范围宽、配套方便、机动性好，所以获得了广泛的应用。全世界各种类型的汽车、拖拉机、农业机械、工程机械、小型移动电站和战车等都以内燃机为动力。海上商船、内河船舶和常规舰艇，以及某些小型飞机也都由内燃机来推进。世界上内燃机的保有量在动力机械中居首位，它在人类活动中占有非常重要的地位。

七：引擎与内燃机的区别

有人把 引擎 称为 发动机 ，其实，发动机是一整套动力输出设备，包括变速齿轮、引擎和传动轴等等，可见引擎是只是整个发动机的一个部分，但是却是整个发动机的核心部分，因此把引擎称为发动机也不为过。 对于引擎，大家都应该不陌生，引擎的主要部分就是气缸，这里就是整个汽车的动力源泉。气缸的工作原理我在这里简单介绍一下，汽缸包括缸体、进气孔、输油孔、出气孔、活塞和火花塞(汽油机)。汽缸通过进气孔和输油孔注入汽油和空气，在汽缸内充分混合，当火花塞点燃混合物后，混合物猛烈地爆炸燃烧，推动活塞向下运动，并产生动力。同时，爆炸气巨大的压力还推开单向阀的出气孔，排出废气。而后，汽缸内残余废气逐渐变冷，气压变低，汽缸外部的大气压又推动活塞向上运动，以准备进行下一次爆炸。这就是简单的原理。 [ 引擎 ( 发动机 ) 的区别 按燃料分 ：可分为柴油机、汽油机和天然气机以及油电混合机等 按实现循环的行程数分 ： 二冲程引擎：活塞移动两个行程或曲轴转一圈气缸内完成一个工作循环； 四冲程引擎：活塞移动四个行程或曲轴转两圈气缸内完成一个工作循环。这两种引擎都能用各种燃料驱动（包括电油、柴油及液态石油气）。 按冷却方式分 ： 水冷式引擎：以水为冷却介质； 风冷式引擎：以空气为冷却介质。 按点火方式分 ： 压燃式引擎：利用气缸内空气被压缩后产生的高温，使燃油自燃。如柴油机。 点燃式引擎：利用火花塞发出的电火花强制点燃燃料，使燃料强行着火燃烧。如汽油机、煤气机。 按可燃混合气形成的方法分： 缸体外部形成混合气的引擎：燃料和空气在外先混合然后进入气缸。如使用化油器的汽油机。 缸体内部形成混合气的引擎：燃料在临近压缩终了时才喷入气缸，在气缸内与空气混合。如柴油机。 按进气方式分 ： 自然吸气式引擎：空气靠活塞的抽吸作用进入气缸内。 涡轮增压式引擎：为增大功率，在发动机上装有涡轮增压器，使进入气缸的气体预先经过压气机压缩，再进入气缸。 按气缸数目分 ： 单缸引擎：常用于拖拉机，割草机等 多缸引擎：两缸以上， 按气缸的排列型式 又可分为： 直列立式发动机：所有气缸排列在同一平面内。 V型发动机：气缸分别排列在两个相交为V型的平面内。 卧置发动机：两排气缸夹角为180°时又称为水平对置式或H型亦或是boxer（拳击手）型。 其它：还有X型、W型、星型等，多用于螺旋桨式飞机。 [编辑本段]引擎（发动机）的发展史 严格来说，引擎是在公元一六八零年由一位英国科学家发明的。这是一种由火药驱动的燃烧式引擎，并不是由电油或柴油驱动。原理和现代的引擎一样。但由于它活动得很慢，于是其它引擎便用蒸气代替了火药。 公元一七六九年，是由一位法国人而并不是由英国的詹姆士瓦特发明蒸气引擎的。由于蒸气引擎是用蒸气的压力直接推动来产生动力，因此能够有更高之效率。但它有一个致命的缺点，就是涡炉的刚度。这缺点使涡炉爆炸，而因此死伤不计其数。再者，那些涡炉笨重和需要长时间才能起动都是少人用它的原因。 公元一八七六年，尼古拉斯奥吉斯奥托在德国发明了四冲程引擎。最初，石油气是作为该引擎的燃料。但是，以石油气作为燃料的入气系统并不容易制造，跟着电油便成为该引擎的燃料。 公元一九三六年，鲁道夫狄塞尔在德国发明了柴油引擎。不像一般使用电油的引擎，它使用直接喷注系统并使燃料和高压的空气燃烧，所以在高转时的爆震得以解决。可是，没有东西是完美的，它需要强度高的引擎缸体，所以引擎是重的。 最后，有一位德国科学家在公元一九六一年发明了转子引擎。它需要......余下全文>>