武汉理工大学,汽车学院,发动机原理A,1-1内燃机发展简史,颜教授

1、内燃机的发展简史武汉理工大学 汽车工程学院颜伏伍n 热机：就是将燃料中的化学能转变为机械能的机器，分为外燃机和内燃机n 外燃机：利用燃料燃烧加热循环工质（如蒸汽机将锅炉里的水加热产生的高温高压水蒸气输送到机器内部），使热能转化为机械能的一种热机，如蒸汽机、汽轮机、斯特林发动机n 内燃机：是燃料在机器内部燃烧而将能量释放做功的，它的工质在燃烧前是燃料与空气的混合气，在燃烧后则是燃烧产物，主要有点燃式发动机（如汽油机）和压燃式发动机（如柴油机）。燃气轮机属于内燃机的一种，不在本书讨论范围基本概念1基本概念2蒸汽机汽轮机斯特林发动机基本概念3燃气轮机旋转活塞式内燃机往复活塞式内燃机内燃机发展简史第一

2、阶段：发明，18601900第二阶段：完善，19001940第三阶段：发展，1940现在n1860年，莱伊诺尔（J.J.E. Lenior），发明了大气压力式内燃机：活塞上半行程吸入煤气与空气点燃下半行程推动活塞，活塞上行排气，热效率5%n1867年，奥托和浪琴，发明了改进的大气压力式内燃机：排气行程增加一个自由活塞和齿条机构，其动量使气缸内形成真空，然后大气压力推进活塞内行，能量利用率提高， 热效率提高到11%第一阶段：发明改进n1876年，奥托（Nicolaus A. Otto），发明四冲程点燃式内燃机，热效率14%，质量减小70%n1890年，克拉克（Dugald Clerk）、罗伯逊（

3、James Robson）、奔驰（Karl Benz），二冲程内燃机n1892年，狄塞尔（Rudolf Diesel），发明四冲程压燃式内燃机，压缩终了喷入燃料，利用压缩高温点燃，由于更大的压缩比和膨胀比，没有爆燃，热效率比当时其他内燃机高一倍n各国学者提出了各种回转式内燃机方案，1957年，汪克尔（F. Wankel）发明了三角转子发动机第一阶段：发明n最早内燃机燃料采用煤气，1900年之后，原油中的轻馏分汽油成为商品，化油器出现n1905年前，为避免爆燃，压缩比小于4n19071915，汽油需求量增加了5倍，伯尔顿（William Burton）发明了重油加热裂解成为轻馏分油技术；裂解汽油

4、沸点高，启动困难，1912年，发明了启动电机n第一次世界大战后，对爆燃有了更深的理解，通用汽车公司发现四乙铅具有抗爆作用，1923年美国将四乙铅作为添加剂，使发动机压缩比提高；之后发明了催化裂解法，汽油产量提高，抗爆性改善n1902年，雷诺（Louis Renault）提出增加缸内压力的发明专利，1907年产业化机械增压；1915年波希（Alfred Buchi）提出涡轮增压方案第二阶段：完善环境保护的要求促进了内燃机技术的发展n20世纪40年代美国洛杉矶出现了由汽车引起的光化学烟雾事件，1952年史密特（A.J.Haagen Smit）阐明了光化学烟雾是日照下氮氧化物和碳氢化合物发生化学反应

5、产生，美国加州首先建立了汽车排放标准n20世纪60年代之后，美国、欧洲、日本等建立了汽车排放标准，推进了汽油喷射、三元催化转化器、无铅汽油的应用n内燃机也是环境噪声的主要来源，20世纪70年代末，国际上开始制定车辆噪声法规n排放法规和噪声法规分阶段不断严格，促进了内燃机技术的不断进步，近年来，EGR、DOC、POC、SCR、DPF等技术出现并使用第三阶段：发展石油资源的有限性，对经济性的要求促进了内燃机技术的发展n燃料：天然气（CNG、LNG)、液化石油气（LPG）、甲醇、乙醇、合成汽油、合成柴油、生物燃油、二甲醚等研究和应用n燃烧：缸内直喷式汽油机（GDI ）、共轨喷射式柴油机（Common Rail）、 均质混合气压缩燃烧（HCCI）的研究与应用n新型动力系统：混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池电动汽车的研究与产业化应用第三阶段：发