第一臺汽油機的出現

luhucom123

1883年，戴姆勒和邁巴赫制成了第一臺四沖程往復式汽油機，此發動機上安裝了邁巴赫設計的化油器，還用白熾燈管解決了點火問題。以前內燃機的轉速都不超過200r/min，而戴姆勒的汽油機轉速一躍為800—1000r/min。它的特點是功率大，質量輕、體積小、轉速快和效率高，特別適用于交通工具。與此同時，本茨研制成功了現在仍在使用的點火裝置和水冷式冷卻器。
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3 d1 a0 }' @' c- {, L到十九世紀末，主要的集中活塞式內燃機大體上進入了實用階段，并且很快顯示出巨大的生命力。內燃機在廣泛應用中不斷地得到改善和革新，迄今已達到一個較高的技術水平。在這樣一個漫長的發展歷史中，有兩個重要的發展階段是具有劃時代意義的：一是50年代興起的增壓技術在發動機上的廣泛應用；再就是70年代開始的電子技術及計算機在發動機研制中的應用，這兩個發展趨勢至今都方興未艾
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首先我們來看一下汽油機在本世紀的發展歷程。在汽車和飛機工業的推動下汽油機取得了長足的發展。按提高汽油機的功率、熱效率、比功率和降低油耗等主要性能指標的過程，可以把汽油機的發展分為四個階段。

第一階段是本世紀最初二十年，為適應交通運輸的要求，以提高功率和比功率為主。采取的主要技術措施是提高轉速、增加缸數和改進相應輔助裝置。這個時期內，轉速從上世紀的500—800r/min提高到1000—1500r/min，比功率從3.68W/Kg提高到441.3—735.5W/Kg，對提高飛機的飛行性能和汽車的負載能力具有重大的意義。
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第二階段時間在20年代，主要解決汽油機的爆震燃燒問題。當時汽油機的壓縮比達到4時，汽油機就發生爆震。美國通用汽車公司研究室的米格雷和鮑義德通過在汽油中加入少量的四乙基鋁，干擾氧和汽油分子化合的正常過程，解決了爆震的問題，使壓縮比從4提高到了8，大大提高了汽油機的功率和熱效率。當時另一嚴重影響汽油機功率和熱效率的因素是燃燒室的形狀和結構，英國的里卡多及其合作者通過對多種燃燒室及燃燒原理的研究，改進了燃燒室，使汽油機的功率提高了20%。

& y2 s. s& R1 C4 Y- P1 `4 P第三階段是從20年代后期到40年代早期，主要是在汽油機上裝備增壓器。廢氣渦輪增壓可使氣壓增至1.4—1.6大氣壓，他的應用為提高汽油機的功率和熱效率開辟了一個新的途徑。但是其真正的廣泛應用，卻是在50年代后期才普及的。
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第四階段從50年代至今，汽油機技術在原理重大變革之前發展已近極致。它的結構越來越緊湊，轉速越來越高。其技術現狀為：缸內噴射；多氣門技術；進氣滾流，稀薄分層燃燒；電子控制點火正時、汽油噴射及空燃比隨工況精確控制等全面電子發動機管理；廢氣在循環及三元催化等排氣凈化技術等。其集中體現在近年來研制成功并投產的缸內直噴分層充氣稀燃汽油機（GDI）。
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. F( i5 D5 @* B+ S% B. _但是隨著70年代開始的電子技術在發動機上的應用，為內燃機技術的改進提供了條件,使內燃機基本上滿足了目前世界各國有關排放、節能、可靠性和舒適性等方面的要求。內燃機電子控制現已包括電控燃油噴射、電控點火、怠速控制、排放控制、進氣控制、增壓控制、警告提示、自我診斷、失效保護等諸多方面。

1 ?, w0 E$ V- P. X; M! n; h2 r同樣內燃機電子控制技術的發展也大致可分為四個階段：

1、內燃機零部件或局部系統的單獨控制,如電子油泵、電子點火裝置等。
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2、內燃機單一系統或幾個相關系統的獨立控制,如燃油供給系統控制、最佳空燃比控制等。

. c8 K4 t# c6 k- l, ]4 f+ g5 X7 e3 T3、整臺內燃機的統一智能化控制,如內燃機電子控制系統。

4、裝置與內燃機動力的集中電子控制,如汽車、船舶、發電機組的集中電子控制系統。
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+ K6 G9 f1 `# K! Z1 V$ e, d電子控制系統一般由傳感器、執行器和控制器三部分組成。由此構成各種不同功能、不同用途的控制系統。。其主要目標是保持發動機各運行參數的最佳值，以求得發動機功率、燃油耗和排放性能的最佳平衡，并監視運行工況。如Caterpillar公司的3406PEPC系統是在3406柴油機上采用可變程序的發動機控制系統，具有電子調速功能，采用電子控制空燃比，可將噴有提前角始終保持在最佳值。美國Stanaclyne公司將其生產的DB型分配泵改為電子控制噴油泵，稱為PFP系統，采用步進電機作為執行元件來控制噴油量和噴油定時
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+ C" w( d: Y; K, ~; ~; ]柴油機——內燃機家族的另一個明星
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柴油機幾乎是與汽油機同時發展起來的，它們具有許多相同點。所以柴油機的發展也與汽油機有許多相似之處，可以說在整個內燃機的發展史上，它們是相互推動的。

德國狄塞爾博士于1892年獲得壓縮點火壓縮機的技術專利，1897年制成了第一臺壓縮點火的“狄塞爾”內燃機，即柴油機。

" j3 Z+ [1 I* k( W柴油機的高壓縮比帶來眾多的優點：
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! f% I6 p8 \0 s( E" R& c5 z1、不但可以省去化油器和點火裝置，提高了熱效率，而且可以使用比汽油便宜得多的柴油作燃料。
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2、柴油機由于其壓縮比大,最大功率點、單位功率的油耗低。在現代優秀的發動機中,柴油機的油耗約為汽油機的70%。特別像汽車,通常在部分負荷工況下行駛,其油耗約為汽油機的60%。柴油機是目前熱效率最高的內燃機。
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3、柴油機因為壓縮比高,發動機結實,故經久耐用、壽命長。
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同時高壓縮比也帶來了缺點:

1、柴油機的結構笨重。通常柴油的單位功率質量約為汽油機的1.5～3倍。柴油機壓縮比高,爆發壓力也高,可達汽油機的1.5倍左右(不增壓的情況下)。為承受高溫高壓,就要求結實的結構。所以柴油機最初只是作為一種固定式發動機使用。
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* D) r- f- X# d" y* O5 W, F1 O2、在同一排量下,柴油機的輸出功率約為汽油機的1/3。因為柴油機把燃料直接噴入氣缸,不能充分利用空氣,相應功率輸出低。假設汽油機的空氣利用率為100%,那么柴油機僅有80%～90%。柴油機功率輸出小的另一原因是壓縮比大,發動機的摩擦損失比汽油機大。這種摩擦損失與轉速成正比,不能期望通過增加轉速來提高功率。轉速最高的汽油機每分鐘可運轉10000次以上(如賽車發動機),而柴油機的最高轉速卻只有5000r/min。

近百年來,柴油機的熱效率提高近80%,比功率提高幾十倍,空氣利用率達90%。當今柴油機的技術水平表現為:優良的燃燒系統；采用4氣門技術；超高壓噴射；增壓和增壓中冷；可控廢氣再循環和氧化催化器；降低噪聲的雙彈簧噴油器；全電子發動機管理等,集中體現在以采用電控共軌式燃油噴射系統為特征的新一代柴油機上。目前,日本的Nippondeno公司(ECDU2),德國Bosch(ZECCEL)和美國Caterpilla公司(HELII)是研究和生產共軌式電控噴油系統的主要公司。
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增壓技術在柴油機上的應用要比汽油機晚一些。早在20年代就有人提出壓縮空氣提高進氣密度的設想，直到1926年瑞士人A.J.伯玉希才第一次設計了一臺帶廢氣渦輪增壓器的增壓發動機。由于當時的技術水平和工藝、材料的限制，還難以制造出性能良好的渦輪增壓器，加上二次大戰的影響，增壓技術為能迅速普及，直到大戰結束后，增壓技術的研究和應用才受到重視。1950年增壓技術才開始在柴油機上使用并作為產品提供市場。
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50年代，增壓度約為50%，四沖程機的平均有效壓力約為0.7—0.8MPa，無中冷，處于一個技術水平較低的發展階段。其后20多年間，增壓技術得到了迅速的發展和廣泛地采用。

70年代，增壓度達200%以上，正式作為商品提供的柴油機的平均有效壓力，四沖程機已達2.0MPa以上，二沖程機已超過1.3MPa，普遍采用中冷，使高增亞（>2.0MPa）四沖程機實用化。單級增壓比接近5，并發展了兩級增壓和超高增壓系統，相對于50年代初期剛采用增壓技術的發動機技術水平，30年來有了驚人的發展。

* f. b; J( N% \$ k* j進入80年代，仍保持這種發展勢頭。進排氣系統的優化設計，提高充氣效率，充分利用廢氣能量，出現諧振進氣系統和MPC增壓系統。可變截面渦輪增壓器，使得單級渦輪增壓比可達到5甚至更高。采用超高增壓系統，壓力比可達10以上，而發動機的壓縮比可降至6以下，發動機的功率輸出可提高2—3倍。進一步發展到與動力渦輪復合式二級渦輪增壓系統。由此可見，高增壓、超高增壓的效果是可觀的，將發動機的性能提高到了一個嶄新的水平。

chinananrenhan

知識一律學習和收藏

命運幽靈

增長了見識,這玩意還真沒注意以前.

hualingalex

學習了 。 。。。。。。。

xxuerou

謝謝，增長了知識。

xlw2007

科技史非常有用處