汽车发动机发展史

关于汽车发动机发展史内燃机的先驱

蒸汽机的燃料在锅炉中燃烧把水烧开，将蒸汽送进气缸，推动活塞和曲柄连杆机构工作，所以蒸汽机也称为外燃机。它的热量损失大，热效率低，仅10%左右，能源浪费严重。如果让燃料在气缸里直接燃烧产生的气体膨胀力推动活塞作功，就可大大提高气缸压力和热效率，这就是所谓的内燃机。第2页,共47页，2024年2月25日，星期天

1794年，英国的斯垂特首次提出燃料与空气混合成可燃混合气的原理。

1801年，法国化学家菲利浦·勒本采用煤干馏得到的煤气和氢气做燃料，制成一台活塞发动机，从此内燃机迈出开拓性的一步。

内燃机的先驱第3页,共47页，2024年2月25日，星期天1824年，法国的萨迪•卡诺提出了热机的循环理论。

卡诺循环

理想气体从状态1（Ｐ1，Ｖ1，Ｔ1）等温膨胀到状态2（Ｐ2，Ｖ2，Ｔ2），再从状态2绝热膨胀到状态3（Ｐ3，Ｖ3，Ｔ3），此后，从状态3等温压缩到状态4（Ｐ4，Ｖ4，Ｔ4），最后从状态4绝热压缩回到状态1。这种由两个等温过程和两个绝热过程所构成的循环成为卡诺循环。

内燃机的先驱第4页,共47页，2024年2月25日，星期天煤气发动机的诞生

1858年，定居在法国巴黎的里诺发明了煤气发动机，并于1860年申请了专利。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。煤气机是内燃机的初级产品，因为煤气发动机的压缩比为零。

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1862年，法国铁路工程师罗彻斯，发表了等容燃烧的四冲程发动机理论，即进气、压缩、作功、排气，并指出压缩混合气是提高热效率的重要措施。

1862年1月16日他的发明获得法国专利，他并没有造出实物来说明他的理论。煤气发动机的诞生第6页,共47页，2024年2月25日，星期天

奥托内燃机

德国工程师尼古拉斯·奥托，22岁时弃商，开始从事煤气发动机的试验工作。

1866年，奥托研制出具有划时代意义的立式活塞式四冲程奥托内燃机。第二年，此物荣获巴黎博览会金质奖章。煤气发动机的诞生第7页,共47页，2024年2月25日，星期天

奥托内燃机

1876年，奥托对四冲程内燃机又作了改进，试制出第一台实用活塞式四冲程内燃机。1877年8月4日取得专利，并成批投入生产。

煤气发动机的诞生第8页,共47页，2024年2月25日，星期天

奥托内燃机

奥托还提出了内燃机的工作原理，即“奥托循环”，他利用活塞的四个冲程，把进气、压缩、作功及排气融为一体，使内燃机的结构紧凑和简化，从而推动了小型内燃机的实用化。奥托创建的内燃机工作原理，一直在现代汽车发动机上沿用至今。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。

不过，奥托的内燃机以煤气为燃料，体积较大，重量约1t，还不能用在汽车上。

煤气发动机的诞生第9页,共47页，2024年2月25日，星期天汽油发动机的诞生

戴姆勒的汽油机

戴姆勒长期担任奥托创建的道依茨发动机公司技术工作。戴姆勒对汽油机更感兴趣，并认为奥托内燃机虽质量大、转速低，但只要稍加改进就可装在汽车上使用。奥托看到煤气机销路好，并认为内燃机在汽车上应用没有前途，不同意戴姆勒对他的内燃机进行改进。第10页,共47页，2024年2月25日，星期天汽油发动机的诞生

本次的汽油机

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。第11页,共47页，2024年2月25日，星期天

戴姆勒的汽油机

1881年，戴姆勒辞去道依茨公司的一切职务，同他的同事威廉·迈巴赫合作开办了当时第一家汽车工厂，开始研究一种“轻便快速”发动机的设计方案。汽油发动机的诞生

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戴姆勒的汽油机

1883年8月15日，戴姆勒和迈巴赫在奥托四冲程发动机的基础上，通过改进开发出了第一台卧式汽油机。汽油发动机的诞生

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戴姆勒的汽油机他们再接再厉，把发动机的体积尽可能缩小，终于制成了世界上第一台轻便小巧的化油器式、电点火的小型汽油机，转速达到了当时创记录的750r/min。这也是世界上第一台立式发动机，取名为“立钟”。他们在1885年4月3日取得德国专利。汽油发动机的诞生

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戴姆勒的汽油机戴姆勒把这台发动机装在一辆自行车上，1885年8月29日、戴姆勒取得了这辆“骑式双轮车”的德国专利。这实际上是世界上第一辆摩托车。汽油发动机的诞生

第15页,共47页，2024年2月25日，星期天汽油发动机的诞生通过近一百年的努力，到19世纪80年代，小型内燃机终于在技术上取得了突破，已经可以实用化了。内燃机的发明与完善为内燃机汽车的发明提供了动力来源。内燃机的发明为汽车的诞生奠定了坚实的基础。第16页,共47页，2024年2月25日，星期天柴油发动机的诞生狄塞尔柴油机

本茨和戴姆勒发明的都是汽油机。当时的人们在尝试用汽油作为燃料的同时，也尝试用其他燃油作为燃料。1897年，德国人鲁道夫·狄塞尔（1858～1913）成功地试制出了第一台柴油机。

鲁道夫·狄塞尔和他发明的第一台柴油机

第17页,共47页，2024年2月25日，星期天柴油发动机的诞生狄塞尔柴油机

柴油机从设想变为现实经历了20年的时间，狄塞尔柴油机是冒着生命危险在一片指责声中试制出的。狄塞尔虽然未能活到柴油机用于汽车的那一天，但他亲眼看到自己的发明用于造船业，以绝对优势取代了蒸汽机。柴油机的出现不仅为柴油找到了用武之地，而且它比汽油省油、动力大、污染小。可惜的是，这位对柴油机做出重大贡献的狄塞尔于1929年9月29日在从安德卫普去英国的船上结束了生命。鲁道夫·狄塞尔的发明改变了整个世界。人们为了纪念他，就把柴油机称做狄塞尔柴油机。

第18页,共47页，2024年2月25日，星期天转子发动机的诞生汪克尔的转子发动机

1957年，德国人汪克尔发明了转子活塞发动机，这是汽油发动机发展的一个重要分支。

第19页,共47页，2024年2月25日，星期天转子发动机的诞生汪克尔的转子发动机转子发动机的特点是利用内转子圆外旋轮线和外转子圆内旋轮线相结合的机构，无曲轴连杆和配气机构，可将三角活塞运动直接转换为旋转运动。它的零件数比往复活塞式汽油少40%，质量轻、体积小、转速高、功率大。转子发动机具有重要的开发价值，因而引起各国的重视。日本东洋公司（马自达公司）买下了转子发动机的样机，并把转子发动机装在汽车上，可以说，转子发动机生在德国，长在日本。

因转子发动机的两个关键技术，一是转速的控制问题；二是密封问题，一直未能得到很好的解决，所以未得到广泛应用。

第20页,共47页，2024年2月25日，星期天化油器式发动机1892年美国人杜里埃发明了化油器。化油器的优点：油气控制准确、成本低、技术简单工作可靠、维修、保养容易化油器的缺点：固定的供油无法满足发动机的运转需求，甚至可能产生黑烟、燃烧不全以及功率不足等。2000年起，中国禁止销售化油器轿车，此后所有车型都改用电喷发动机。目前在马路上跑的汽车还有化油器式发动机，随着时间的推移，化油器式发动机将彻底退出历史的舞台。第21页,共47页，2024年2月25日，星期天1967年，由德国保时捷公司研制，随后被用在大众等德系轿车上电喷发动机的优点：燃油供给控制十分精确，发动机在任何状态下都能有正确的空燃比，发动机运转顺畅，废气排放符合环保法规电喷发动机的缺点：喷油器安装在进气门外侧，混合气只有在气门打开时才能进入汽缸燃烧，因此喷射会产生延迟，影响电脑对喷射时间的控制电喷发动机第22页,共47页，2024年2月25日，星期天欧美厂商意识到电喷技术的缺陷，于是缸内直喷技术成了汽车厂商的主攻方向与电喷发动机相比，缸内直喷发动机的喷油嘴被移到了汽缸内部，喷油不受气门开闭的影响，由电脑决定喷油时机与份量，气门控制空气的进入时间，油﹑气在汽缸内进行混合由于油、气的混合空间、时间都相当短，因此缸内直喷系统必须依靠高压将燃油从喷油嘴压入汽缸，以达到高度雾化的效果，从而更好的进行油气混合。各厂商缸内直喷技术英文缩写：大众：TSI、奥迪：TFSI、梅赛德斯-奔驰：CGI、宝马：GDI、通用：SIDI、福特：GDI、比亚迪：TI缸内直喷发动机第23页,共47页，2024年2月25日，星期天发动机欣赏第24页,共47页，2024年2月25日，星期天第25页,共47页，2024年2月25日，星期天第26页,共47页，2024年2月25日，星期天第27页,共47页，2024年2月25日，星期天第28页,共47页，2024年2月25日，星期天第29页,共47页，2024年2月25日，星期天第30页,共47页，2024年2月25日，星期天第31页,共47页，2024年2月25日，星期天第32页,共47页，2024年2月25日，星期天第33页,共47页，2024年2月25日，星期天第34页,共47页，2024年2月25日，星期天第35页,共47页，2024年2月25日，星期天第36页,共47页，2024年2月25日，星期天第37页,共47页，2024年2月25日，星期天第38页,共47页，2024年2月25日，星期天第39页,共47页，2024年2月25日，星期天第40页,共47页，2024年2月25日，星期天第41页