第一章绪论内燃机的发展史
内燃机原理与构造
水冷式的。 6、按气缸数及布置分，有单缸内燃机、多缸内燃机、立式内燃机、卧式内燃
机、直列式内燃机、V形内燃机(图1-1a)、对置气缸式内燃机(图1-1b)、斜 置式内燃机。 7、按用途分类，有汽车用、工程机械用、拖拉机用、船用、坦克用、摩托车 用、发电用、农用等内燃机。 8、其他，除以上方式分类外，还可按转速来分，有高速、中速和低速等几种。
型号示例：
柴油机 YZ6102Q—六缸直列、四冲程、缸径102mm、水冷、汽车
用（YZ为扬州柴油机厂代号）； 12V135ZG—12缸、V型、四冲程、缸径135mm、水冷、
增压、工程机械用； 12VE230ZCZ—12缸、V型、二冲程、缸径230mm、水冷、
增压、船用主机、左机基本型。 汽油机 （1）1E65F—单缸、二冲程、缸径65mm、风冷、通用型； （2）12V135ZG—12缸、V形、四冲程、缸径135mm、水
轿车柴油机(55KW/4200rpm)
全铝结构（气缸盖、气缸体、 曲轴箱） 贯穿螺栓强化整机强度 刚度 四气门，双顶置凸轮 (DOHC) 直喷，增压中冷 可变截面增压器 （VNT） 共轨燃油喷射系统(CR) 带中冷EGR和进气控制 的空气管理 可变进气涡流（选装） 氧化催化器
柴油机与汽油机比较，各有优缺点（表1-3）
（5）、示功图
ra－进气行程 ac－压 缩行程 czb－做功行 程
z－最高燃烧压力 b－ 做功终点 r－排气终点
Ｐ0－大气压力
2、四冲程柴油机结构特点与工作原理
柴油机所用的燃料是柴油。与四冲程汽油机 相比基本结构特点是没有火花塞，喷油器直 接安装在气缸顶部，向气缸内喷油（图1-7） 其工作原理与四冲程汽油机也有所不同，在 进气行程，进入气缸的是纯空气，而不是可 燃混合气；在压缩行程末，喷油器向气缸喷 入高压柴油，由于气缸的高温高压作用，柴 油迅速着火燃烧，使气体急剧膨胀，推动活 塞做功。其着火方式属于压燃式，而不是汽 油机的点燃式。
浅述内燃机发展史及未来趋势
浅述内燃机发展史及未来趋势一、内燃机的发展历史内燃机的发展历史可以追溯到19世纪初，最早的内燃机是蒸汽机。
蒸汽机是利用燃煤或燃气来加热水，产生蒸汽来推动活塞来完成功，是工业革命的产物。
但是由于蒸汽机体积大、重量重且动力效率低，于是人们开始探索其他更加高效、轻巧的动力源。
1860年，法国工程师Etienne Lenoir成功制造出了第一台内燃机，他使用煤气作为燃料，借助火花点燃混合气体，使活塞往复运动，从而推动机器工作。
这标志着内燃机的诞生。
20世纪初，内燃机经历了燃油混合、点火系统、汽车增压等多项技术改革，内燃机动力的效率大大提高，同时机器的体积也越来越小，性能逐渐趋于完善。
此后，内燃机的发展主要体现在两个方面，一是性能更加精湛，能够满足各种工业和交通运输需求；二是环保性能大幅提高，减少对环境的污染。
二、内燃机的未来趋势内燃机在现代社会的作用举足轻重，但是随着环境污染和能源危机的日益严重，内燃机也面临着一些挑战。
内燃机的未来趋势主要有以下几个方向。
1. 高效节能：由于能源的有限性，未来内燃机将追求更高效的燃烧方式和更少的能源消耗。
例如采用先进的燃烧技术和材料技术，提高内燃机的燃烧效率，减少能源损耗。
2. 清洁环保：环保已经成为了当今社会最为重要的话题之一，内燃机在未来将更加注重环保和减少污染。
例如采用清洁燃料，减少排放物的产生，发展新技术如电动汽车、混合动力车等，以减少对环境的污染。
3. 智能化发展：未来内燃机将朝着智能化方向发展，结合人工智能、大数据和互联网技术，实现内燃机的智能化控制和管理。
通过智能化技术，内燃机的使用效率将得到大幅提高。
4. 多元化应用：除了传统的汽车和工业用途，未来内燃机还将拓展到更多的领域，如飞机、火箭、船舶等新能源车辆，为人类的生产生活带来更多便利。
内燃机的未来将以智能化、环保化和多元化为主要趋势，随着科技的不断进步，内燃机发展的道路必将更加广阔。
内燃机的研究与发展
内燃机的研究与发展导言内燃机作为一种重要的动力设备，已经在现代社会扮演了一个极为重要的角色。
自从19世纪末以来，内燃机逐渐取代了蒸汽机和水力发电机等早期动力设备，成为了工作、交通、战争等领域的主要动力来源。
通过不断的技术创新和改进，内燃机已经取得了巨大的进展，为人类生产和生活带来了巨大的贡献。
本文将对内燃机的研究和发展进行系统的讨论和分析。
第一章：内燃机的概述内燃机是一种通过燃烧燃料使气体膨胀，从而驱动活塞或转动轴承的热力机械。
内燃机的热效率高、结构简单、启动方便、使用方便，是现代生产和生活中最重要的动力设备之一。
根据燃料的类型，内燃机分为汽油、柴油、天然气、甲醇、乙醇等多种类型。
内燃机广泛应用于汽车、船舶、航空、农业、工业和能源等领域。
内燃机的研究和发展迅速，领先于其他动力设备。
内燃机的发展历程可以粗略地分为三个时期：早期单缸内燃机时期、普及多缸内燃机时期和高性能多缸内燃机时期。
每个时期都是在前一个时期的基础上发展而来的。
第二章：内燃机的结构和工作过程内燃机的基本结构分为燃烧室、气缸、活塞、曲轴等组成部分。
工作时，内燃机首先进行吸气，即见缸内的空气或混合气进入气缸。
接着就开始压缩，长程活塞快速上升，从而把气缸中的空气或混合气压缩成高压气体。
之后，点火器引发了燃烧，将燃料与空气混合后点燃，从而产生能量。
能量使气缸体积迅速膨胀，活塞远离气缸盖。
再然后，活塞开始向下移动，气体被压缩并排出，内燃机的工作便完成了一次循环。
第三章：内燃机的发展趋势随着科学技术的不断发展，内燃机在结构、性能、燃料经济性和环境保护等方面都有了很大的进步。
内燃机燃料经济性的提高是未来发展的主要方向。
研究表明，发动机经济性的提高可以通过引入新的燃料、改进物理结构、增强电子控制等多种方式实现。
其中，控制内燃机排放是当前社会的一个重要问题。
不断推进燃油清洁化技术的发展，控制排放是内 combustion技术研究的重要目标。
未来的内燃机将增强其可靠性、持久性和安全性，这需要不断发展新的科学技术以及创新新的构思。
内燃机发展史
内燃机发展史一、初期发展阶段1.1 蒸汽机的诞生•18世纪末，蒸汽机的发明标志着内燃机的初步发展；•蒸汽机利用燃烧煤炭产生的蒸汽驱动活塞运动，实现机械能的转换；•蒸汽机在矿井、纺织工业等领域得到广泛应用。
1.2 内燃机的雏形•19世纪初，人们开始探索利用可燃气体燃烧产生动力的方法；•1807年，尼古拉斯·奥托发明了第一个可燃气体内燃机；•奥托内燃机的工作原理是利用气体燃烧产生的高温高压气体推动活塞运动。
1.3 电火花点火系统的出现•1860年，法国工程师埃蒙·德·法尔奇埃发明了电火花点火系统；•电火花点火系统将电信号引燃可燃混合物，使内燃机的点火更加可靠；•电火花点火系统的出现推动了内燃机的进一步发展。
二、内燃机的成熟阶段2.1 奥托循环内燃机的改进•1876年，德国工程师尼古拉斯·奥托改进了他的内燃机设计，提出了奥托循环；•奥托循环是一种四冲程循环，包括进气、压缩、燃烧和排气四个过程；•奥托循环内燃机的改进使其效率和可靠性得到了大幅提升。
2.2 燃油喷射系统的引入•1885年，德国工程师卡尔·本茨发明了第一个燃油喷射系统；•燃油喷射系统可以将燃油以雾化形式喷入燃烧室，提高燃烧效率；•燃油喷射系统的引入使内燃机的燃油利用率得到了显著提升。
2.3 内燃机的广泛应用•20世纪初，内燃机在汽车、飞机、船舶等交通工具中得到广泛应用；•内燃机的高效率、快速启动和便捷维护成为其被广泛采用的重要原因；•内燃机的广泛应用推动了交通工具的发展和工业化进程。
三、内燃机的现代化发展3.1 电子控制系统的引入•20世纪80年代，电子控制系统开始在内燃机中得到应用；•电子控制系统可以实现对燃油喷射、点火时机等参数的精确控制；•电子控制系统的引入提高了内燃机的燃烧效率和排放性能。
3.2 新能源驱动技术的兴起•随着环保意识的增强，新能源驱动技术开始受到关注；•电动汽车、混合动力等新能源驱动技术逐渐崭露头角；•新能源驱动技术的兴起对传统内燃机提出了新的挑战。
内燃机的发展史资料
内燃机简明发展史内燃机作为一种动力机械，在现代社会中发挥着重要作用，几乎所有的汽车都是以内燃机作为动力的（虽然现在有电动车，有混合动力车，但绝大部分动力还是靠内燃机），大部分火车、轮船都是以内燃机为动力。
内燃机有着久远的历史，现在内燃机广泛应用于航空、交通、农业、军事、机械等各个部门/领域，在世界经济发展中发挥着重要的作用。
人类的技术发明史告诉我们，任何一项成功的发明都不是一跳而就，一成功就达到尽善尽美的，内燃机的发展史也是这样。
内燃机经历了一个有一个发展阶段，一次又一次的改进，现在越来越焕发出他的生机。
瓦特制造第一台蒸汽机瓦特1769年取得第一项关于制造蒸汽机的专利，之后，他仍不断研究与改进。
图1 瓦特和他的蒸汽机直到1781一1784年制成双作用蒸汽机，才算基本完成了蒸汽机的发明。
瓦特之后，蒸汽机又经过多次较大的改进，历时100多年，才使其日臻完善。
蒸汽机的改进，基本上是在不断发展的热力学理论的指导下，沿着提高蒸汽压强、多级分段膨胀和增加转速的方向进行的。
第一次改进以1802年英国工程师特里维西克制成的“高压蒸汽机”为标志。
他通过改进锅炉，使蒸汽压强从瓦特蒸汽机的0.8个大气压提高到3.5个大气压。
第二次大改进是英国工程师沃尔夫于1816年制成的“复合式蒸汽机”，它比瓦特蒸汽机节省1/2燃料，机械效率(即转变为机械功的能量与消耗的总热能的比)达到7。
又经过第三、第四、第五次大改进，到20世纪初，蒸汽压强已达20个大气压，机械效率提高到23%，功率超过2400马力。
直到20世纪20年代以后，内燃机和汽轮机迅速发展起来，蒸汽机才逐渐被取代。
在蒸汽机不断改进和发展的历程中，人们也越来越深刻地认识到蒸汽机的“天然”不足:蒸汽机必须有锅炉，体积庞大、笨重，机动性很差；热能要通过蒸汽介质再转化成机械功，效率很低……这些缺点都与燃料必须在汽缸外部燃烧一一“外燃”有关。
所以，早就有人开始研究把“外燃”改为“内燃”，—把锅炉和气缸合而为一，省掉蒸汽介质，让燃气燃烧膨胀的高压气体直接推动活塞做功—这就是内燃机。
曲柄连杆机构动力学分析与计算
第一章绪论1.1内燃机概述汽车自19世纪诞生至今，已经有100多年的历史了。
汽车工业从无到有，以惊人的速度在发展着，汽车工业给人类的近代文明带来翻天覆地的变化，在人类的文明进程中写下了宏伟的篇章。
汽车工业是衡量一个国家是否强大的重要标准之一，而内燃机在汽车工业中始终占据核心的地位。
内燃机是将燃料中的化学能转变为机械能的一种机器。
由于内燃机的热效率高（是当今热效率最高的热力发动机）、功率范围广、适应性好、结构简单、移动方便、比质量（单位输出功率质量）轻、可以满足不同要求等特点，已经广泛的应用于工程机械、农业机械、交通运输（陆地、内河、海上和航空）和国防建设事业当中。
因此，内燃机工业的发展对整个国民经济和国防建设都有着十分重要的作用。
1.1.1世界内燃机简史内燃机的出现和发明可以追溯到1860年，来诺伊尔（J.J.E.Lenoir1822~1900年）首先发明了一种叫做大气压力式的内燃机，这种内燃机的大致工作过程是：空气和煤气在活塞的上半个行程被吸入气缸内，然后混合气体被火花点燃；后半个行程是膨胀行程，燃烧的煤气推动着活塞下行，然后膨胀做功；活塞上行时开始排气。
这种内燃机和现代主流的四冲程内燃机相比，在燃烧前没有压缩行程，但基本思想已经有了雏形。
这种内燃机的热效率低于5%，最大功率只有4.5KW，1860~1865年间，共生产了约5000台。
1867年奥拓（Nicolaus A.Otto，1832~1891年）和浪琴（Eugen Langen，1833~1895年）发明了一种更为成功的大气压力式内燃机。
这种内燃机是利用燃烧所产生的缸内压力，随着缸内压力的升高，在膨胀行程时加速一个自由活塞和齿条机构，他们的动量将使得缸内产生真空，然后大气压力推动活塞内行。
齿条则通过滚轮离合器和输出轴相啮合，然后输出功率。
这种发动机的热效率可以达到11%，共生产了近5000台。
由于煤气机必须使用气体燃料，而当时的气体燃料的来源非常困难，这从某种意义上讲就阻碍了煤气机的进一步发展。
内燃机发展史
内燃机发展史一、前言内燃机是一种能够将化学能转化为机械能的设备，它以其高效率、高功率和易于控制等优点，成为现代工业中不可或缺的重要设备之一。
本文将从内燃机的发展史出发，详细介绍内燃机从诞生到今天的演变过程。
二、内燃机的起源内燃机最早的雏形可以追溯到公元前350年左右，当时希腊人以火药为原料制成了一种名为“火气球”的装置，通过点火引爆火药产生气体推动活塞运动。
但由于当时技术条件限制，这种装置只能用于娱乐和表演。
到了17世纪末期，英国人达尔顿发明了蒸汽机，并将其应用于工业生产中。
但由于蒸汽机存在着体积大、重量重、效率低等问题，无法满足新兴工业对高效率、高功率的需求。
三、四冲程式内燃机的诞生19世纪初期，法国人尼古拉·奥托发明了第一个四冲程式内燃机，并在1867年取得了专利。
这种内燃机具有结构简单、效率高、功率大等优点，很快就得到了广泛应用。
在这种内燃机中，燃料和空气混合后被压缩，然后点火爆炸，产生高温高压气体推动活塞运动。
20世纪初期，德国人路德维希·迪塞尔发明了第一个柴油式内燃机，并在1892年取得了专利。
相比于四冲程式内燃机，柴油式内燃机具有功率更大、效率更高的优点，并且可以使用廉价的柴油作为燃料。
这种内燃机的工作原理是将空气压缩至极高压力下，在缸内喷入柴油，随着柴油与空气混合并点火爆炸，产生高温高压气体推动活塞运动。
四、多缸式内燃机的发展20世纪初期到20世纪中期，随着工业化程度的不断提高和工业生产对能源需求的增加，多缸式内燃机逐渐成为主流。
多缸式内燃机可以将多个活塞组合在一起，通过一定的机械结构协同工作，从而产生更大的功率和更高的效率。
同时，随着多缸式内燃机的发展，各种各样的细节问题也逐渐得到了解决。
比如，如何保证多个活塞之间的同步运动、如何保证每个缸内燃烧气体的均匀分布等问题都得到了解决。
五、电子控制技术在内燃机中的应用20世纪70年代后期，电子控制技术开始在内燃机中得到应用。
浅述内燃机发展史及未来趋势
浅述内燃机发展史及未来趋势1. 引言1.1 内燃机的定义内燃机是一种利用内燃烧产生高温高压气体推动活塞运动，从而将燃料的化学能转化为机械能的装置。
内燃机是一种热机，通常用于驱动各种交通工具或发电机组。
内燃机的工作原理是利用燃油和空气的混合物在燃烧室内燃烧，产生燃烧气体推动活塞做功，从而驱动机械装置运转。
内燃机是现代工业和交通运输领域不可或缺的动力装置，其发展历史悠久，经过多年的发展和改进，内燃机已经成为现代社会不可或缺的能源来源。
内燃机的发展意义在于提高能源利用效率，减少对环境的污染，推动科学技术的发展。
内燃机的发明和应用，极大地推动了工业化和现代化的进程，为人类社会的发展做出了重要贡献。
1.2 内燃机的发展意义1. 提高生产效率：内燃机的出现极大地提高了农业和工业生产的效率。
其高效的能量转化和可控的工作方式，使得生产过程更加自动化和精确化，大大减少了人力劳动的成本，提升了生产效率。
2. 推动交通运输的发展：内燃机的应用使得交通工具的速度和负载能力大幅提升，极大地推动了交通运输行业的发展。
汽车、飞机、船舶等交通工具的普及和发展，改变了人们的出行方式，拉近了各地之间的距离，促进了经济的全球化。
3. 推动科技的进步：内燃机的发展过程中涌现出大量的科学家和工程师，他们为内燃机的改进和应用做出了巨大贡献。
内燃机的发展也推动了相关领域的技术创新，带动了燃烧、热力学、材料等多个学科的进步。
4. 促进资源利用和环境保护：内燃机的发展促进了石油、天然气等能源的开发和利用。
对于内燃机的排放控制和技术改进也成为了环保领域的重要课题，促使人们更加关注能源的可持续利用和环境保护的重要性。
2. 正文2.1 内燃机的起源及发展历程内燃机的起源可以追溯到19世纪早期，当时最早的内燃机被称为火热气体发动机，由法国工程师尼庞·德尚博菲瓦创造于1807年。
这种发动机利用可燃气体混合物在气缸内燃烧来产生动力。
随着技术的不断发展，内燃机逐渐演变成为现代的燃油内燃机，成为了各种交通工具的主要动力来源。
内燃机的发展简史
* * * * * 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。 1860年，艾提力·雷诺模仿蒸汽机的结构设计制造了第 一台实用煤气机。 1861年，法国铁路工程师罗夏发表了进气、压缩、作功、 排气等容燃烧的四冲程发动机理论。这一理论后来成为 内燃机发展的基础。
内燃机的发展历史
* 1883年，德国人戈特里布·戴姆勒(1834年-1900年)成功 研制了世界第一台卧式四行程发动机。1884年又推出了 性能更好的立式四行程发动机，1885年制造了世界上第 一辆摩托，1890年，戴姆勒创建了自己的汽车公司。 1926年6月29日戴姆勒公司和奔驰公司合并，他们生产 的所有汽车都命名为“梅赛德斯－奔驰Mercedes-Benz”。
内燃机的发展历史
* 德国工程师鲁道夫·狄塞尔（1858-1913），是柴油机的 发明人，被誉为柴油机之父。1892年，研制成功第一台 实用的柴油动力压燃式发动机。他发明的柴油机，在汽 车、船舶等整个工业领域都得到越来越广泛的发展 。
内燃机的发展历史
* * * * * * 1898年，柴油机首先用于固定式发电机组。 1903年用做商船动力。 1904年装于舰艇。 1913年第一台以柴油机为动力的内燃机车制成。 1920年开始用于汽车和农业机械。 德国工程师汪克尔（Wankel），1957年研制出旋转活塞 式发动机，被称为汪克尔发动机。
反对活塞式发动机
反对活塞式发动机
内燃机的发展历史
* 1876年，德国(1832-1891)德国科学家尼古拉斯-奥托依 据四冲程发动机工作原理，试制出第一台实用的活塞式 四冲程煤气内燃机，奠基了内燃机技术的基础。 尼古拉斯-奥托(1832-1891) 第一台四冲程内燃机
第一章 绪论
1.2 内燃机的诞生
1876年Nikolaus August Otto发明了世界第一台四冲程煤气机。 1886年Benz 和Daimler按Otto的四冲程原理，造出第一台车用汽油机。 1886年Benz 和Daimler将发明的汽油机用在车上，发明了第一部汽车。 1892年Rudolf Diesel提出用媒粉作燃料、压缩点火的发动机工作循环。 1893年Rudolf Diesel制成第一台没有冷却的煤气实验机。 1893年8月10日，在倒拖实验机上，在不合适的相位下喷入汽油，很容易着火但 发出爆炸声，自燃的工作原理被证实。 随后，第一台实验机改为水冷却，用压缩空气将燃油喷入气缸，达到对燃烧有利 的燃烧爆发。 1897年2月17日德国慕尼黑高等工业学校教授Schroter主持下制成了世界上第一 台热效率达26%的柴油机。
单腔化油器分腔化油器电控化油器。
汽油喷射（1967年VW1600汽油机）。 晶体管点火。 轴向与径向式分配油泵。
1.3 内燃机的发展历程
20世纪70年代内燃机技术的重要标志：
1964年开始使用闭式曲轴箱通风。 1973年起使用热转换器（氧化转换器）。 1975年起使用三效催化转换器。
5%。 采用电控技术。 可变压缩比。 可变气门面积与正时控制。 高强度、低密度材料的使用。 进一步降低柴油机微粒排放。 积极开发其他动力设备，如电动、混合动力、燃料电池及太阳能电池等。
1.4 内燃机的发展趋势
Байду номын сангаас高经济性：柴油轿车正在向“3L汽车”的目标前进。
采用高效率的内燃机工作循环。如米勒循环，高增压、中冷循环。 改进进气系统，减小进气阻力，采用低涡流的进气道；进排气谐振
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从而使输出的动力更均匀。
汽 车 系
五、汽油机汽车问世
1882年戴姆勒离开奥托公司
目的：把奥托发动机应用到交通工具上。
1883年，发明点火系统，在奥托四冲程
煤气机的基础上，研制出一台小型单缸
汽油机转速达700~900r/min；
发动机的修理工作。 故障诊断
在修理纽可门蒸汽机中，发现其两大缺点： 燃料消耗量大而效率低 只能作往复直线运动。 汽 因此，除了用于矿井抽水之外，无其他用途，浪费 车 蒸气达八成以上。
系
第一个专利：
启蒙：1765年的春天，针对纽可门蒸汽机热效率低 的原因是蒸汽在缸内冷凝造成的能否让蒸汽在 缸外冷凝产生采用分离冷凝器的初步设想。
动对外输出功蒸汽机。
汽 车
1712年纽可门蒸汽机问世。
系
纽可门蒸汽机原型：
将气缸和活塞置于锅上部；
加热锅产生的蒸汽导入汽 缸，推动活塞上升；
向气缸喷水，关闭阀门，缸 内蒸汽被冷却变成水，产生 真空，活塞下降，抽水泵抽
汽 水。
车 系
三、蒸汽革命——蒸汽汽车时代
詹姆斯·瓦特： 瓦特掌管格拉斯哥大学实验教具的机械员。 1764年受命格拉斯哥大学教学用纽可门
功率1.1马力，空气冷却
奥托发动机最大转速180~200r/min。
汽 1885年，将这台小汽油机装在一辆
车 系
自行车上，制造出第一台摩托车。
1886年将小汽油机和转向器装在一辆四轮车上。
该车气缸总排量为469cm3，时速达到了16公里。
这辆车的性能：
—有风扇冷却；
—内燃机下垫着减振橡胶块；
塞纳河
赫更斯的内燃机草图:
自方案问世后，经12年后的 1685年，用14台直径12m的水 车完成，并满足凡尔赛宫一天 3000m3的用水要求。
1509年，意大利人雷欧那德.
达芬奇绘出类似的火药发动
汽 车
机草图，但没有试制。
系
当时科学背景： 十六世纪末和十七世纪初的三大实验：
英国包尔塔的蒸汽压力实验； 托里拆利和巴斯噶的大气压力实验； 那末格里凯的真空作用实验。
三大实验的作用： 人们开始认识蒸汽、大气和真空的相互作用。
汽 这些重大的实验成果为早期蒸汽动力技术的 车 开发奠定了牢固的科学实验基础。
系
二、蒸汽机发明——三次技术革新
第一次技术创新：法国物理学家工程师巴本（Denis Papin 1647-1712），最先应用蒸汽动力技术。
从火药发动机演变到蒸汽机; 将当时欧洲炼铁场广泛使用的活塞式风箱将箱
系
在改进纽可门蒸汽机过程中的三次飞跃—三个专 利，首次把引入汽缸的蒸汽由低压变为高压纽可 门蒸汽机瓦特蒸汽动力装置。
1784年以带有飞轮、齿轮联动装置和双向装置的 高压蒸汽机综合组装，取得第四项专利；
1788年，又发明离心调速器和节气阀；
1790年，发明汽缸示功器。
汽 至此完成了蒸汽机发明的全过程蒸汽动力装置。
—还有发动机预热系统。
成为第一辆实用汽车之一。
汽 车
从此用小汽油机驱动车“马车的机械化”。
系
1885年，本茨购买了奥托内燃机的专利，把一个 四冲程内燃机装在一辆不太稳固的三轮车上，开 创现代汽车史。
后又将一台功率0.8马力，单缸2冲程小内燃机装 在一辆三轮车上，时速达到15公里。
汽 车 系
六、福特——汽车工业时代
亨利·福特：美国发明家和农民企业家 1892年由杜里埃兄弟研制出第一辆汽车美国 1896年福特制造出第一台汽车。 1903年创立福特汽车公司，生产A型车； 1908年推出举世闻名的T型车，其特点：
设计精良、坚固耐用， 维修简便； 汽 1910年创造生产流水线，
机的初级产品，但压缩比为零。
奥托受里诺煤气机启发，认为如果用液体燃料，其 用途将更为拓宽，为此设计了汽化器。
1862年2月，奥托制造出一台四冲程样机。
汽
车 1863年获得专利，并建立“奥托公司”。
系
1876年，又设计出一种改进型点火系统，同年5 月研制出第一台四冲程内燃机，翌年获得专利权 实现四冲程理论奥托循环。
发动机原理
汽车工程系
第一章 绪论 —内燃机的发展史
从内燃机草图蒸汽机发明汽车的发展内燃机
一、内燃机概念的形成——赫更斯的草图
产生于1673年，赫更斯在凡尔赛宫用水过程中借 助动力来代替体力劳动过程中的构想。
赫更斯：荷兰物理学家
负责庭院里的树木浇水
和喷水池的喷水
从塞纳河提水。
汽 车 系
凡尔赛宫
第二次变革发生在20世纪50年代。拆除当时欧洲内部的关税 壁垒，使欧洲市场空前繁荣，有力地推动了汽车制造工业的
汽 发展。 车 20世纪60年代末，日本汽车工业创奇迹，生产物美价廉汽 系 车，使得世界汽车工业发生第三次变革。
设计依据：基于包尔塔的蒸汽力原理，其蒸汽泵 主要由汽缸与锅炉组成。
特点：汽缸中未采用活塞，只是在其中接有吸水管、 排水管和进汽管。——与巴本汽缸不同点
原理：蒸汽从锅炉经汽管进入汽缸后被冷却时所造
成的真空把矿井中的水从吸水管中吸进来再
汽 将蒸汽注入汽缸，由进入汽缸的蒸汽压力把水从
车 系
排水管中排出。
从1766年~1769年受他人赞助制出第一台样机。 同年，瓦特因发明冷凝器而获得在革新纽可门蒸
汽 汽机过程中的第一项专利。
车 系
第一个专利的问题
带冷凝器的蒸汽机虽试制成功，但相对纽可门蒸汽 机，除了热效率显著提高外，还是无法作为真正 的动力机械。
致命缺陷：活塞只能作往复直线运动。
1781年，在参加圆月学社活动过程中，受到天王星 以及由此引出的行星绕日圆周运动，或钟表中齿 轮的圆周运动的启发
这种运动所产生的机械动力可以带动其他机械 运动。
发明带有活塞的蒸汽泵后，考虑到蒸汽压力大
可能会使汽缸爆炸，于1680年发明了安全阀。
汽
第一台可以把热能转变为机械能的实验型蒸
车 系
汽泵，于1680年在英国试验成功。
第二次技术突破：英国机械工程师赛维利 （T.Savery 1650-1715）。
解决措施：利用蒸汽具有“弹性” 特点，把汽缸和另 一个容器相连接，让蒸汽接入其中，就不需要一 再冷却汽缸，而浪费许多热量。
汽 同年设计一个与汽缸分离的冷凝器，并在汽缸外面
车 系
加绝热套汽缸保持在高温工作状态。
其特点：冷凝器与汽缸间用一个调节阀相连 二者既能连通又能分开。
这样，把做功后的蒸汽引入汽缸外的冷凝器， 又可以使缸内产生真空，避免汽缸在一冷一热过 程中热量损耗。
置获得第二个专利。
汽
车 系
直线运动旋转运动
第三项专利：
针对蒸汽机效率不高的原因：蒸汽单项运动； 即从一端进入、另一端出来。
方案措施：让蒸汽从两端进入和排出，就可以让蒸汽 即能推动活塞向上运动又能推动活塞向下运动 效率就可以提高一倍。
1782年，试制出一种带有双
向装置的新汽缸
汽 车
获得第三项专利。
车
系 “世界生产方式历史性变革”，使汽车大众化。
当时车价比较：
欧尔德斯摩拜尔1901牌：650美元
凯蒂莱克 1903牌：750美元；
最初T型牌：875美元。
汽车工业史上的三次变革
亨利.福特与其儿子坐在他的T型畅销车内。
1914年美国福特汽车公司的汽车装配流水线带来了汽车工业 史上的第一次变革。
车
系
迎来蒸汽革命
四、奥托循环
瓦特蒸汽机存在的问题： 蒸汽机体积庞大，热效率低。
根源 途径
要克服这一缺点，必须解决锅炉与汽缸分离的 问题使锅炉与汽缸合二为一。
前期探索工作：如
利用燃烧烟气冷却后产生的真空来抽水；
汽 利用火药在汽缸内爆炸时产生的压力来驱动活塞；
车 系
用氢气和空气的混合燃料来推动活塞。
变为汽缸；把风箱中的活塞变为汽缸中的活塞。
实验：先将汽缸底部注入少量水，加热。当汽缸内 的水沸腾后，蒸汽推动活塞慢慢上升；然后，从汽
汽 缸底部抽掉火，汽缸内蒸汽慢慢冷凝汽缸内产生
车
系 真空，在大气压力推动下，活塞慢慢下降。
结论：
利用蒸汽压力、大气压力、真空的相互作用， 可以推动汽缸内活塞作往返直线运动。
汽 车
进气—压缩—点火燃烧膨胀做功—排气。
系
他虽建立四冲程理论，但未能制造出!
德国商人奥托一直关注内燃机研制情况。 从蒸汽机的广泛应用中， 看到内燃机的发展前途； 从德罗夏的理论设计中看到希望。 奥托对德罗夏方案，反复研读，深刻领会其设计
思想；并全心投入内燃机的研制工作。
汽 车 系
奥托的实验：
汽 车
想到把活塞往复直线运动变为旋转运动就
系
可以使动力传给任何工作机械。
同年，研制出一套“太阳和行星”齿轮联动装置； 活塞的直线运动转变为齿轮的旋转运动； 为使轮轴圆周运动更加均匀，安装一个飞轮。
这一机构的重大革新781年底，以发明带有齿轮和拉杆的机械联动装
四冲程理论的建立：
法国科学家德罗夏，立志要“站在瓦特肩膀上”，解 决这些问题。
对前人的研究成果进行深入分析后，找到问题的 症结：设计方案缺少提高效率的有效途径。
他认为高效率内燃机，必须具备两个必要条件： 第一，点火前要高压压缩过程； 第二，燃料必须迅速膨胀，达到最大膨胀比。
实现的具体方案：把活塞运动分成4个冲程，即
目的—在发动机气缸里实现烟囱冒烟 现象。
手段—用透明气缸和手动活塞以及侧 式进排气管模型，将香烟的烟放入 进气阀反复观察