汽车发动机的进化

1、汽车工程概论课程考核论文汽车内燃机的进化学院： 班 级： 学生姓名： 学 号： 完成日期： 2015 年 6月 15 日 指导教师评语： _ 成绩（五级记分制）： 教师签名： 汽车内燃机的进化【摘要】发动机是汽车的“心脏”。汽车的发展与发动机的进步有着直接的联系发动机是汽车的动力源。汽车发动机大多是热能动力装置，简称热力机。热力机是借助工质的状态变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能发动机用煤气和空气的混合气体取代往复式蒸汽机的蒸汽，使用电池和感应线圈产生电火花，用电火花将混合气点燃爆发。这种发动机有气缸、活塞、连杆、飞轮等。内燃机的发明是在蒸汽机的基础上发展的,首先以燃烧煤气作为开端,成功地创

2、制了煤气机。在煤气机的基础上创制汽油机,再创制为柴油机。从热能转换成机械能的方式来看,首先创制的是真空机,然后是压缩机及点燃机,最后方是压燃机。【关键词】发动机；内燃机； 历史； 汽油发动机；柴油发动机；转子发动机目录一 、煤气发动机4二 、奥托循环发动机5三 、汽油发动机6四 、柴油发动机6五 、转子发动机7一、煤气发动机1670年,荷兰物理学家惠更斯(Chr卜sitanHuygense)首先提出了真空活塞式火药发动机的方案。是利用火药燃烧的高温燃气在气缸内冷却后,形成真空而带动活塞作功的。他的创造是现代发动机的萌芽。1678年,法国人浩特佛勒发明用枪炮的火药进行爆炸,给予活塞以推动力,使其

3、在缸筒内作功的发动机,即煤气机的原始型式。1794年,英国人斯切里特(Bobertstreet)参考瓦特蒸汽机的原理,提出一种燃用松节油或柏油的发动机。尽管他未付诸实践,但他却第一次提出了燃料与空气混合的原理。1799年,法国化学家勒本(Philippelebon)第一个建议用照明煤气作燃料,用电火花点火的方式来设计发动机,但没有引起人们的注意。两年后,他使用煤气和空气的混合气点燃爆发,研究出利用由此产生的膨胀力作为动力源的原理,并取得了专利权。令人遗憾的是,1804年12月2日,勒本在被召参加拿破仑一世的加冕礼时,在巴黎街头被人暗杀了。1807年,居住在巴黎的瑞士人阿耶萨克德里瓦兹在气缸内使

4、氢气爆发,以爆发所产生的膨胀力为动力的发动机来推动车子实验成功了,并取得了专利权。但这种发动机的气门启闭和点火,还是直接用手来操作的,以致后来不得不放弃试验。1820年,英国人塞西尔(W.Ceeil)发表了关于以氢煤气为燃料的发动机报告,在实验室里获得了每分钟60转的成绩,实用的煤气机第一次运转了。1823年,英国人布朗(SamelBrown)发明用气体的真空发动机。他利用煤气燃烧在气缸里产生真空,利用大气压力来推动一些往复机件,从而产生动力的发动机。1826年,他制成了一台略有改进仍用煤气的双缸发动机。有水冷式冷却装置,功率为4.05马力,并于同年的4月25日获得了专利。同年5月,布朗用装着

5、这种发动机的汽车,开创了爬上肯特郡布莱克希恩的舒特斯山的记录。因此,也有人推崇布朗是真正的汽车发动机的最早设计人。1827年,英国人斯特林(J.Stirling)发明了热空气膨胀式发动机。这是一种用两个活塞工作的封闭循环的外燃机,外来燃气使封闭着的工质膨胀推动活塞作功。当时由于效率过低而没有得到发展。功。当时由于效率过低而没有得到发展。1833年,英国人莱特(W.L.Wright)提出了所谓“爆发”发动机,利用燃烧爆发压力推动活塞,从而结束了真空机的历史。并对发动机所有零部件都作了明确的设计。1838年,英国的巴尼特(WilliamBranet)t发明压缩式发动机,并设计出在气缸中点火的新方法

6、。这是用两个安装在气缸外面的燃烧器来点火的。这个装置设计极为巧妙,一直沿用了50年。1841年,英国人约翰斯顿(J.Jol飞11:tol,)曾发明过氢气发动机。1856年,意大利佛罗伦萨的两名发明家巴尔桑蒂(EngenvoBersanto)和马特依西(Matteucci)取得了利用可燃气体爆发时产生的能量作功的发动机专利权。根据活塞往复运动所处的位置,分为三个阶段:吸气、爆发、排气。更重要的是,他们首次提出了用电火花来点火的想法。他们的第一台实际运转的发动机,于1856年安放在佛罗伦萨的玛利亚安特尼亚车站。1860年10月19日,成立了巴尔桑蒂一马特依西新发动机有限公司,并开始批量试生产,实现

7、了最早的商品化发动机。1860年元月24日,法国籍比利士出生的技师勒诺尔(ElienneLenoir)1858年制成以照明煤气为燃料的二冲程发动机,取得法国第43624号专利。这种发动机有气缸、活塞、连杆、飞轮等,采用电池和感应线圈产生的高压电火花点火,在发动机上第一次采用弹力活塞环,用电火花引爆,热效率为3%一4%。然而,由于他的发动机压缩比为零,所以它能否正式算为现代发动机,人们还有有争议。二、奥托循环发动机1862年,法国的铁路工程师罗沙(BeauDeRochas)发表了等容燃烧的四冲程发动机理论,并强调压缩混合气是提高热效率的重要措施,这是一次认识上的飞跃。可惜他的理论当时发表在法国的

8、一家地方出版刊物上,没有为人们所重视。1866年,德国工程师奥托(NikolausAugusottt。)成功地制造出在动力史上有划时代意义的活塞式发动机。这种发动机主轴每分钟转速可达80一100转。1867年5月,奥托的活塞式发动机在巴黎的万国博览会上获得了金质奖章。1873年,德国的一位钟表工人雷特曼(Reihtm如n)制成了烧煤气的四冲程发动机。后来,由此弓起了专利诉讼案。虽然普鲁士法庭否定了奥托的发明权,但是雷特曼只是一名穷工人,他没有能力及时推进自己的四冲程发动机,他的发明也就这样被埋没了。1876年,奥托又制成了第一台实用的四冲程发动机,并于1877年8月4日取得专利。这是一台单缸卧

9、式、4马力、等容燃烧的煤气机,压缩比为2.5左右。采用活塞曲柄连杆机构,热效率高达12%一14%,每分钟转速250转。不久,被称作奥托循环机而闻名于世。人们一直将四冲程循环称为奥托循环。后来制成了汽油机和柴油机。1886年,奥托作出了一项惊人的宣布:取消自己获得的四冲程发动机的专利。三、汽油发动机1864年,居住在奥地利的德国人马尔库斯(SiegfriedMareus),在一次研制装饰灯时,他偶然发现石油炼制出的汽油,在汽化后有很大的爆发力,从而开始制造并实验汽油发动机。1868年,法国的P.拉韦尔获得了煤油发动机专利。1875年,波士顿的乔治布雷顿研制了一种预压式发动机,以轻质油作燃料,被认

10、为是第一台实用、安全、液体燃料的发动机。1881年,英国人克拉克(Dugaldclerk)创制出了二冲程发动机。1883年,德国工程师戴姆勒(GottliebDaimler)和迈巴哈(WilheloMaybaeh),根据奥托发动机的模型,制成了今天汽车用发动机的初型一高压点火立式汽油机,并取得了汽油发动机的专利。它具有重量轻、转速高(750转/分,在这以前所有发动机还没有超过250转/分的),压缩比为3,并首先应用了化油器。1872年,奥托在德国建立了德意志发动机制造公司,戴姆勒参加奥托公司任总工程师,为奥托机的完善作出了重大贡献。针对奥托机转速低,重量大的缺点,提出了改革。但是奥托不重视戴姆

11、勒的意见,1882年,戴姆勒和他的朋友迈巴哈另行设立了汽车发动机工厂,移居斯图加特,潜心研制发动机。戴姆勒很有钱,他修造了一个庄园,并建立了试验室,他和迈巴哈常常在试验室里工作到深夜。四、柴油发动机1885年,英国的普雷斯特曼(Priestman)研制成功煤油机。1890年,英国的斯图尔德(Akroydstuard)获得了压缩点火发动机(即后来的柴油机)的专利权。这种发动机,由于压缩比还不够高,必须把缸体外部加热才能起动。发动机运转后,把加热器拿开,发动机仍能继续运转。1892年,英国蓝开夏郡的理查德霍恩兹比一桑兹公司,开始对斯图尔德发动机进行改良为高压式发动机的试验。他是用活塞泵把燃料注入气

12、缸,不需要外部加热就可以起动运转了。1893年,德国工程师狄塞尔(RudofDiese)l在题为“转动式热机的原理和结构”的论文中,发表了狄塞尔发动机(柴油机)的原理。并与奥格斯堡机器制造厂老板签订了试制合同。于当年试制出了试验柴油机。其缸径为150毫米,行程400毫米。试验时,首先用传动机拖动运转,待运转趋向平稳时喷入燃料,不料刹那间象开炮似的一声轰鸣,装在上面的测动指示器象炮弹一般飞去,排气管内喷射出浓烟,不断地“乒乓”作响,火花四溅,吓得在场的人纷纷逃开。第一台样机试验失败了。但早在1892年1月28日,狄塞尔已先向柏林皇家专利局申请了发明专利,并于2月27日取得了柴油机的专利权。189

13、4年2月17日,狄塞尔将改进后的柴油机再次试验,仅运行了一分钟,但有人称之为划时代的一分钟。1897年,狄塞尔制成了完全依靠压缩点火燃烧,以柴油为燃料的四冲程柴油机。功率为25马力。这是一项震惊世界的卓越发明I1898年投入商业性生产。遗憾的是,1913年9月27日狄塞尔去伦敦旅行,两天后在船上突然失踪,迷一般地死去了。人们为了纪念发明者,将柴油机称之为“狄塞尔发动机”。1897年,在德国幕尼黑博览会上,狄塞尔柴油机引起了德籍美国人,酿造业者阿尔道夫布什的浓厚兴趣。随后,布什以一百万马克购买了专利。1898年,布什造出了第一台柴油机。1899年8月开始批量生产。后来,布什将柴油机成功地装在汽车

14、上,开创了柴油机汽车的先例。五、转子发动机1889年,法国的汽车工程师戴狄安(AlbertDeDion)发明了一台4缸圆形排列旋转发动机,这是转子发动机的始祖。1895年,美国人海里斯(ElwoodHayres)曾创制过转子发动机。1929年,德国工程师汪克尔(FelixWnake)l获得了第一项转子发动机专利。1951年,汪克尔开始与纳卡索尔姆发动机工厂(NSU)合作,提出了一个气密封系统的三角转子发动机方案。1954年,终于突破了气密封的技术关键问题,奠定了今天转子发动机成功的基础。由于汪克尔解决了气密封系统,使转子发动机达到实用阶段,所以又称为汪克尔发动机。1957年,汪克尔在NSU公司试制成第一台气缸容积为125mL,最大输出功率为29马力,称为DKM54型的转子发动机。1960年,第一台装有转子发动机的小客车在NSU公司问世。1964年,NSU公司薄成了一条转子发动机生产线,并生产500mL,50马力的转子发动机装于蜘蛛牌(Spider)小客车上。1967年,NSU