内燃机发展综述

内燃机发展综述

内燃机是将热能转化为机械能的一种热机，它是将液体或气体燃料与空气混合后，直接输入气缸内部的高压燃烧室燃烧爆发而产生动力。广义上来讲，内燃机包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机、自由活塞式发动机和旋转叶轮式的燃气轮机及喷气式发动机等。作为一种动力机械，在现代社会中发挥着重要作用，几乎现在所有的汽车都是以内燃机作为动力的。内燃机的发展历史虽然不是很长，但在这百年的历程中，内燃机已越来越趋于完美，但是我还是相信，它还是有很大的发展前景的。

内燃机的发展历史：

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。但这却导致了蒸汽机的诞生，促成了欧洲的工业革命。但蒸汽机存在热效率低、结构笨重、移动不便和操作麻烦等，又促使人们继续去开发更小、更实用、效率更高的发动机。

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。之后人们又提出过各种各样的内燃机方案，但在十九世纪中叶以前均未付诸实用。

1860年，法国的勒努瓦模仿蒸汽机的结构，制造了第一台商用煤气机。这是一种无压缩、电点火、使用照明煤气的内燃机，但这台煤气机的热效率为4%左右。但勒努瓦首先在内燃机中采用了弹力活

塞环，这又促使了内燃机的又一进步。

英国的巴尼特曾提倡将可燃混合气在点火之前进行压缩，随后又有人著文论述对可燃混合气进行压缩的重要作用，并且指出压缩可以大大提高勒努瓦内燃机的效率。1862年，法国科学家罗夏对内燃机热力过程进行理论分析之后，提出四冲程工作循环的理论。1876年，德国发明家奥托创制了第一台往复活塞式、单缸、卧式、3.2千瓦的四冲程内燃机，它以煤气为燃料，采用火焰点火，转速为156.7转/分，压缩比为2.66，热效率达到14％，运转平稳。这个是被人们公认的世界上第一台真正意义上的内燃机。因奥托内燃机通常用汽油做燃料，故也称为汽油机。

1881年，英国工程师克拉克研制成功第一台二冲程的煤气机，并在巴黎博览会上展出。

随着石油的开发，比煤气易于运输携带的汽油和柴油引起了人们的注意，首先获得试用的是易于挥发的汽油。1883年，德国的戴姆勒创制成功第一台立式汽油机，它的特点是轻型和高速。1885年，德国人戴姆勒按奥托机原理研制出定容内燃机，利用他发明的表面汽化器形成的汽油雾为燃料，转速可达800转/分，压缩比达3:1。提高压缩比，意味着发动机将有更大的推动力，同时，定容内燃机的转速也得到相应的提高，这种依据热力学定律制成的内燃机迅速得到了广泛的使用。1886年，德国人本茨发明了混合器和电点火装置，使汽油机更臻完善。本茨对内燃机的改进，不仅在当时已达到非常先进的地步，且在今天混合电火花技术仍不算过时。而且，本茨有着很好

的商业眼光，德国人本茨和戴姆勒发明了以汽油机为动力的汽车，汽车的发展又促进了汽油机的改进和提高。

德国工程师狄塞尔受面粉厂粉尘爆炸的启发，设想将气缸中的空气高度压缩，使其温度超过燃料的自燃温度，再用高压空气将燃料喷入气缸，使之自燃着火燃烧，于1892年获得压缩点火内燃机的技术专利。1897年制成了第一台压缩点火的内燃机。压缩点火式内燃机的问世，引起了世界的极大兴趣，也以发明者而命名为狄塞尔发动机。这种内燃机以后大多用柴油为燃料，故又称为柴油机。

为了提高功率和降低重量功率比，其中重要的措施就是提高转速和增加缸数。这一阶段内燃机的转速已达到1500转/分，由此提出的点火、起动、汽化及冷却等技术问题也逐一得到基本解决。“多缸制”是降低重量功率比的主要技术措施。先后出现的4缸、8缸直线型，V型排列及12缸、16缸V型排列；使重量功率比逐步降低到4千克/马力，达到了飞机实用水平。法国人塞甘设计的星形排列风冷飞机发动机，至1920年其重量功率比达到1千克/马力。

1926年瑞士人A.J.伯玉希第一次设计了带废气涡轮增压器的增压发动机，50年代后市场上才普及生产增压内燃机，此后增压技术得到了迅速发展和广泛应用。

在往复活塞式内燃机发展的同时，人们也在研究制造旋转式活塞的内燃机，提出了各种各样的旋转式内燃机的结构方案，但未获成功。1954年，联邦德国工程师汪克尔解决了密封问题，并于1957年研制出三角旋转活塞发动机。它具有近似三角形的旋转活塞，在特定型面

的气缸内作旋转运动，按奥托循环工作，被称为汪克尔发动机。这种发动机功率高、比质量小、振动小、运转平稳、结构简单、维修方便，但由于燃料经济性较差、低速扭矩低、排气性能不理想，加上专利原因，所以只在赛车和军用等较少领域有应用。

20世纪60年代后期内燃机电子控制技术诞生,通过70年代的发展,80年代趋于成熟，随着人类进入电子时代,21世纪的内燃机也将步入“内燃机电子时代”。 20世纪50年代发现的汽车排气污染和70年代出现的世界石油危机，促使内燃机技术的研究转向高效节能及开发利用洁净的代用燃料，以汽油机和柴油机为基础，开发了很多以天然气、液化石油气、甲醇、乙醇、合成汽油、合成柴油、二甲醚和氢气等为燃料的代用燃料发动机。

内燃机未来发展趋势：

21世纪是“电子技术”疯狂应用的时代，所以随着未来电子技术的进一步发展,内燃机电子控制技术必将会在内燃机工作中取得更大的应用。因为，电子技术控制的面相对更广，精度更高，这样可使内燃机取得更好的工作效率，也促使内燃机走向智能化时代。

未来内燃机的发展不但会趋于智能化，更会趋于低能耗、低污染型。因为在这石油资源日益减少的时代，要想实现可持续发展，就必须要发展新能源和增大能源的利用率，再者，发动机尾气对环境的污染日益严重的情况下，未来内燃机技术的研究极有可能趋于高效节能型。

内燃机未来的发展可能着重于改进燃烧过程，提高机械效率，减

少散热损失，降低燃料消耗率；开发和利用非石油制品燃料、扩大燃料资源；减少排气中有害成分，降低噪声和振动，减轻对环境的污染；采用高增压技术，进一步强化内燃机，提高单机功率；研制复合式发动机、绝热式涡轮复合式发动机等；采用微处理机控制内燃机，使之在最佳工况下运转；加强结构强度的研究，以提高工作可靠性和寿命，不断创制新型内燃机变气门，变升程，变相位。

总之，未来的内燃机可能具备的特点：噪音低，耗能低，使用时机体没有振动，可靠性高，对环境污染极少，可使用多种燃料，结构强，寿命长等。

相信随着技术的不断进步和研究人员的不断努力，内燃机的未来肯定愈加精彩。