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汽车发动机、内燃机历史

来源:内燃机工程 【在线投稿】 栏目:综合新闻 时间:2020-10-08
作者:网站采编
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摘要:内燃机 (英语:Internal combustion engine,缩写为ICE)是热机的一种,能将燃料的化学能转化动能。一般的实现方式为,燃料与空气混合燃烧,产生热能,气体受热膨胀,通过机械装置转化

内燃机(英语:Internal combustion engine,缩写为ICE)是热机的一种,能将燃料的化学能转化动能。一般的实现方式为,燃料与空气混合燃烧,产生热能,气体受热膨胀,通过机械装置转化为机械能对外做功。[1]内燃机有非常广泛的应用,车辆、船舶、飞机、火箭等的发动机基本都是内燃机,其最常见的例子即为车用汽油机与柴油机。

内燃机的燃烧气体同时也是工作介质,比如汽油机中,汽油燃烧后的气体直接推动活塞做功。与此相对,燃料不作为工作介质的热机则称为外燃机,比如蒸汽机的工作介质(蒸气)并不是燃料。

能量转化原理

作为热机的一种,内燃机的能量来源是燃料燃烧产生的热,即物质蕴含的化学能先要转化为热能,再成为机械能[2]。液体通过相态的变化(汽化)就能增加压力,而气体受热膨胀也能增大压力,因此液体和气体都理论上都可以作为工作介质使用。内燃机的工作介质多为燃料与空气混合燃烧产生的气体,在受热膨胀后,压力增大,高温高速的气体再通过一定的机械装置对外做功。对于内燃机而言,工作介质必须更换(开式循环),即排放燃烧过的气体,进入新鲜气体。

在18世纪开始广泛使用的蒸汽机(为外燃机)促进了当时工业化的发展,但是其效率较低,结构笨重,与此同时,内燃机基本仍处于试验阶段。

1860年,比利时工程师艾蒂安·勒努瓦以蒸汽机为蓝本,制成了首台燃气发动机(以天然气为燃料),同时也是世界上第一台实用的内燃机,获得了专利并批量生产。尽管这台内燃机的效率仅有2%-3%,但其宣告了蒸汽时代即将结束。

德国工程师尼古拉斯·奥托在1862年-1876年间,使得燃气发动机的热效率达到了10%,这通过较高的气体热膨胀来实现。因为此发动机效率高出同期产品一倍,在1867年的巴黎博览会上荣获了最高奖。1876年,奥拓制成了“新奥托发动机”(德语:Neuer Otto-Motor),引入了压缩行程的概念,气体可以被压缩至2.36巴,将效率进一步提高至12%,这即为四冲程发动机的原型,即奥托循环。不过这台发动机使用煤气为燃料,阻碍了其推广。

1885年,戈特利布·戴姆勒制成了第一台汽油机,并于次年造出第一辆用汽油机驱动的汽车。

1893年鲁道夫·狄塞尔也制成了一台四冲程发动机,即世界首台柴油机。空气在压缩行程中被活塞剧烈压缩而产生高温,之后燃料被喷入气缸,随即发生自燃。通过大幅高压缩比的方法,使得效率接近了27%。不过早期的燃料都是依靠空气被喷射入气缸的,直至1922年博世开发出了机械喷射装置。

1903年,挪威工程师埃吉迪乌斯·艾林制成了一台燃气涡轮发动机,这是首台能靠燃烧产生的动力对外做功的燃气涡轮发动机,因此他也被称作燃气涡轮发动机之父。

德国工程师菲力斯·汪克尔在1929年即获得了转子发动机专利,这种特殊的活塞式发动机因此被广泛称作汪克尔发动机,但发动机的成品直到1950年代才出现。

在1930年代,英国人弗兰克·惠特尔和德国人汉斯·冯·奥海恩各自取得了涡轮喷气发动机的专利,而被认为是喷气发动机的发明人。


文章来源:《内燃机工程》 网址: http://www.nrjgczz.cn/zonghexinwen/2020/1008/335.html



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