吉林大学热能与动力机械基础 1

从内燃机草图—蒸汽机创造、开展及衰落过程一、内燃机概念的形成——赫更斯的草图内燃机概念，产生于1673年，赫更斯在凡尔赛宫用水过程中借助机械的力量来代替笨重的体力劳动问题的意识中创造性的设想。

第二章内燃动力机械

——内燃机开展史凡尔赛宫塞纳河赫更斯：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。宫前大花园自1667年起由勒诺特设计建造，面积6.7平方公里，纵轴长3公里从大殿前到正门开凿一条运河1.61km。以便款待贵客、畅饮开胃酒。凡尔赛宫〔法国〕：1667~1688年路易十四建成，到路易十五完成。王宫包括宫殿、花园与放射形大道三局部。宫殿南北纵长425米。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机草图，但没有试制。当时世界科技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〔流体力学奠基人〕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。这些重大的实验成果为早期蒸汽动力技术的产生奠定了牢固的实验科学根底。第一次技术创新：由法国著名物理学家、工程师巴本〔DenisPapin1647-1712〕，最先应用蒸汽动力技术。与赫更斯住一个城市——巴黎，当时在医学院读书。对赫更斯的设想进行研究。1674年开始致力于蒸汽泵的实验设计。设想：试图从火药发动机演变到蒸汽机。从欧洲当时炼铁场广泛使用的活塞式风箱中受到启发，将风箱变为汽缸；把风箱中的活塞变为汽缸中的活塞。蒸汽机创造的三次技术革新：巴本的实验：先将汽缸的底部注入少量的水，再把汽缸放到火上加热。当汽缸内的水沸腾后，蒸汽推动活塞慢慢上升；然后，又把火从汽缸下抽掉，汽缸内的蒸汽即慢慢冷凝。由于蒸汽的冷凝，汽缸内产生真空，在大气压力的推动之下，活塞又慢慢下降。通过这项实验得到2个结论：利用蒸汽压力、大气压力、真空的相互作用，完全可以推动汽缸内的活塞及其活塞杆作往返直线运动。这种运动所产生的机械动力可以带动其他机械运动。在创造带有活塞的蒸汽泵之后，考虑到蒸汽压力大可能会使汽缸爆炸，巴本于1680年创造了平安阀。第一台可以把热能转变为机械能的实验型蒸汽泵，于1680年在英国试验成功了。第二次技术突破：继巴本之后，由英国机械工程师赛维利〔T.Savery1650-1715〕。在近代蒸汽动力技术的开展中作出重要奉献。他的设计依据：源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将蒸汽注入汽缸，由进入汽缸的蒸汽压力把水从排水管中排出。后，赛维利研究巴本的蒸汽泵，在他的蒸汽泵中也采用平安阀。1695年，赛维利制造出了几台这样的蒸汽泵。第三次技术革新：托马斯·纽可门〔ThomasNewcomen〕研究了赛维利蒸汽泵，他认为赛维利蒸汽泵有两大缺点:缺点一：热效率太低。对此在设计上所作的重要革新：冷却水不直接进入汽缸，而是通过一个细小的龙头向汽缸内进行喷冷却水。缺点二：赛维利蒸汽泵只是一种抽水泵，而不是动力机。针对这一点的革新：在赛维利蒸汽泵中引入了巴本的活塞装置。这样蒸汽压力、大气压力和真空在交互作用下可推动活塞作往复式的机械运动。而这种机械运动一旦传递出去蒸汽泵变成蒸汽机。

由于进行了上述三次研究和革新，一台近代蒸汽机的完整蓝图根本上设计出来。1712年纽可门蒸汽机问世。纽可门蒸汽机原型：将气缸和活塞置于酿酒用锅的上部；加热锅产生的蒸汽导入汽缸，推动活塞上升；喷水装置向气缸喷水，同时关闭阀门，缸内蒸汽被冷却变成水，产生真空，活塞下降，抽水泵抽水。从巴本蒸汽泵到纽可门蒸汽机早期蒸汽动力技术的开展，已向人类社会预告了即将兴起的第一次工业革命的信息——蒸汽时代的即将到来。纽可门发动机的诞生，使英国的煤矿从地下水的困惑中解脱出来，产量迅速增加迎来英国的〔工业〕产业革命DS=14542100mm,Pe=18.64kW,18st/min二、蒸汽革命——蒸汽汽车时代詹姆斯·瓦特：受工业革命的影响，对发动机感兴趣。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发动机的修理工作。在修理纽可门蒸汽机中，发现其两大缺点：燃料耗量大而效率低只能作往返的直线运动。

因此，除了用于矿井抽水之外，纽可门蒸汽机没有其他用途了，而浪费的蒸气可达八成以上。故障诊断瓦特蒸汽机的第一个专利：启蒙：1765年的春天，在一次散步时想到，既然纽可门蒸汽机的热效率低的原因是蒸汽在缸内冷凝造成的，那么能否让蒸汽在缸外冷凝？产生了采用别离冷凝器的最初设想。瓦特所采取的解决方法：既然蒸汽具有弹性，只要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，而浪费许多热量了同年设计一个与汽缸别离的冷凝器，并在汽缸外面加绝热套汽缸保持在高温工作状态。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，防止汽缸在一冷一热过程中热量损耗。实施：在大学教授布莱克了解瓦特的奋斗目标和困境后，介绍给一位十分富有的朋友--化工技师罗巴克，由他给与经费上的赞助。从1766年~1769年制出第一台样机。同年，瓦特因创造冷凝器而获得他在革新纽可门蒸汽机过程中的第一项专利。带有冷凝器的蒸汽机虽试制成功，但与纽可门蒸汽机相比，除了热效率显著提高外，还是无法作为真正的动力机械。第二个专利：此时，罗巴克濒于破产，他把瓦特介绍给自己朋友、工程师兼企业家的博尔顿。博尔顿是当时著名科学社团“圆月学社〞的主要成员。会员多数是本地的科学家、工程师、学者以及科学爱好者。经博尔顿介绍，瓦特参加圆月学社在那里与化学家普列斯特列等交往对当时人们关注的气体化学与热化学有了更多的了解为他后来参加水的化学成分的争论奠定了根底。更重要的是，圆月学社的活动使瓦特进一步增长了科学见识，活泼了科学思想。第一个专利的问题当时背景1769年试制出带冷凝器的蒸汽机后，热效率已不是主要问题，而活塞只能作往复直线运动才是致命缺陷。1781年，瓦特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，以及钟表中齿轮的圆周运动的启发。同年，研制出一套称为“太阳和行星〞的齿轮联动装置，把活塞的直线运动转变为齿轮的旋转运动。为了使轮轴圆周运动更加均匀，瓦特在轮轴上加装了一个飞轮。想到把活塞往复直线运动变为旋转运动就可以使动力传给任何工作机械。对这一机构的重大革新，瓦特蒸汽机才真正成为动力机械。1781年底，瓦特以创造带有齿轮和拉杆的机械联动装置获得第二个专利。直线运动旋转运动方案设想：如果让蒸汽能够从两端进入和排出，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。第三项专利：蒸汽机上加轮轴和飞轮，完成活塞的往复直线运动轮轴的旋转运动；但消耗不少能量，蒸汽机效率不高，动力不大。瓦特对汽缸本身进行研究发现：虽然把纽可门蒸汽机的内部冷凝变成外部冷凝，使蒸汽机热效率有显著提高，但蒸汽机中蒸汽推动活塞的冲程与纽可门蒸汽机相同。蒸汽都是单项运动，即从一端进入、另一端出来。存在的问题探索问题的原因1782年，瓦特根据这一设想，试制出一种带有双向装置的新汽缸获得第三项专利。1784年瓦特以带有飞轮、齿轮联动装置和双向装置的高压蒸汽机综合组装，取得在革新纽可门蒸汽机中的第四项专利1788年，又创造离心调速器和节气阀；1790年，创造汽缸示功器。至此瓦特完成了蒸汽机创造的全过程蒸汽动力装置。经三个专利技术革新使单向汽缸装置改成双向汽缸，首次把引入汽缸的蒸汽由低压蒸汽变为高压蒸汽瓦特在改进纽可门蒸汽机过程中的三次飞跃，纽可门蒸汽机演变为瓦特蒸汽机。这些重大改革，使工厂和交通运输等方面都能使用蒸汽机。使蒸汽动力的巨大潜力被逐渐开掘出来。迎来蒸汽革命第一次开发汽车的人伦敦格拉斯哥大学鲁滨逊教授，设想：如果把当时的四轮马车改成用蒸汽推动，就能大大加快车速。他让负责修理教学仪器的技工瓦特给他做一个蒸汽机模型，用来做试验。模型做好了，但不能运转，鲁滨逊教授没有再把试验进行下去。可这件事倒引起瓦特对蒸汽机的浓厚兴趣——最终创造了蒸汽机。法国人居纽〔〕第一个将蒸汽机装在车上。1770年，制作一辆三轮蒸汽机车。车全长7.23米，时速为3.5公里,是世界上第一辆蒸汽机车。1890年，克莱门特.艾德尔首次尝试将蒸汽机用于飞机上。在奥托发动机问世前，两者均为到达使用化的地步。三、奥托的梦想瓦特蒸汽机的特点：提高了劳动生产率，促进手工业向大工业的迅速过渡，直接推动18世纪伟大工业〔蒸汽〕革命。存在的问题：蒸汽机体积庞大，热效率低。要克服蒸汽机的缺点，必须解决锅炉与汽缸别离的问题。即使锅炉与汽缸合二为一。科学家门在这方面的探索：如利用燃烧烟气冷却后产生的真空来抽水；利用火药在汽缸内爆炸时产生的压力来驱动活塞；用氢气和空气的混合燃料来推动活塞。根源途径这种效果有的还不如蒸汽机。?

对前人制作的内燃机进行深入分析后，找到问题的症结：设计方案缺少提高效率的有效途径。法国科学家德罗夏，立志要“站在瓦特肩膀上〞，解决这些问题。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，到达最大膨胀比。实现此条件的具体设想：把活塞运动分成4个冲程：进气—压缩—点火燃烧膨胀做功—排气。解决方案实施方案四冲程理论的问世德国商人奥托一直关注内燃机的研制情况。在报纸上看到德罗夏设计的内燃机的报道后欣喜万分。作为商人，从蒸汽机的广泛应用中，看到内燃机的开展前途，德罗夏的设计使他看到希望。奥托对德罗夏设计方案，反复研读，深刻领会其设计思想；并辞去工作，全心投入内燃机的研制工作，没学过机械，边学边干。

他虽搭建了通向“瓦特肩膀〞的阶梯，离“瓦特的肩膀〞只有一步之遥；惋惜的是：德罗夏作为理论家缺少动手制作的能力，最终没能迈出关键一步!看烟囱排烟启发：烟没有和空气混合，一直上升。如果把烟换成混合气，在烟囱出口处〔浓区〕点火，火焰会慢传播到逐渐稀薄区，可提高燃烧效率。奥托的实验：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结果：研究出空气与煤气的添加方法巧合？本田稀燃技术1983同时，1858年法国人里诺创造了燃气机，并于1860年申请专利用煤气和空气的混合气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，但压缩比为零。奥托受里诺煤气机的启发，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。但在实用化过程中遇到困难，即点火装置方面的困难。便把它搁置一旁。但是他又创造了“常压引擎〞，一种新的二冲程煤气发动机。1863年获得专利权。为了使自己的内燃机走向市场，奥托与他人合作，建立“奥托公司〞。在1867年的巴黎世界博览会上，奥托压缩式内燃机获得金奖。从此销路畅通；公司利润暴长。1872年聘请才华非凡、管理经验丰富的工程师戈特利叶博·戴姆勒等帮助生产发动机。1876年，奥托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。这种煤气内燃机根本上克服了蒸汽机的缺点。它“出于蒸汽机而胜于蒸汽机〞。奥托终于跨出德罗夏无法跨出的最后一步。此后，英国科学家对奥托的四冲程内燃机进行了改进，即在一台内燃机中加上一个气缸——多缸机，从而使输出的动力更均匀。制造奥托发动机的关键人物创造者是奥托，制造者是威廉·梅巴赫〔WilhelmMaybach〕,留下的永恒的课题是“润滑〞。奥托公司的关键人物：梅巴赫、康明斯、戴姆勒。梅巴赫、康明斯的主要功绩：制作分散压缩力使发动机轻快运转的装置—起动减压阀改进润滑系统—十字头使承受侧压力的滑动局部和活塞销远离高温的活塞，改善润滑条件——耐久性——产品化。〔后续〕1885年，梅巴赫协助好友、戴姆勒制造出了世界第一台立式发动机；1901年设计出蜂窝状水箱散热器和发动机前置后轮驱动的35马力奔驰车后几年，又创造了世界上第一台四挡机械式变速器和喷雾式化油器，成为风云一时的汽车技术人才，因此而被誉为“汽车设计之父〞。1909年，开始自立门户，为著名的齐柏林飞艇设计高性能发动机。10年之后，子承父业，小迈巴赫进入汽车领域，并于1921年在老梅巴赫的指导下制造出第一辆豪华轿车梅巴赫W1，引起市场反响，凭借高性能发动机、优异的机械结构和高贵的内部装饰，成为奔驰公司当时的主要竞争对手。誉为“汽车之父〞〔续〕1930年，梅巴赫·齐柏林轿车问世采用8升V12发动机，最大功率达200马力，成为当时世界上最先进的轿车之一，奠定了梅巴赫轿车在豪华领域的地位。20世纪30年代，第二次世界大战爆发。豪华轿车失去市场。1941年，生产1800辆的梅巴赫汽车工厂被迫停产。于1961年被戴姆勒奔驰公司吞并。1882年戴姆勒离开奥托公司，决心把奥托发动机应用到交通工具上。1883年，他创造一种点火系统，在奥托四冲程煤气机的根底上，研制成功一台小型单缸汽油机转速达700~900r/min〔奥托发动机最大速率180~200r/min〕。该机以汽油作燃料，以空气冷却。功率1.1马力，转速为900/分。1885年，将这台小汽油机装在一辆自行车上，制造出世界上第一台摩托车。四、汽油机：汽车的问世戴姆勒与奔驰1886年，为送给爱妻一件礼物，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，时速到达了16公里。首次驾驶世界上这第一辆四轮汽车的是他的儿子阿道夫。体会自己的创造成果的兴奋与喜悦。这辆车的性能优越：—有风扇冷却；—内燃机下垫着减振橡胶块；—还有发动机预热系统。成为第一辆实用汽车之一。从此用小汽油机驱动原先由马拉动的车，开创“马车的机械化〞。距戴姆勒只有60英里远的卡尔·本兹却抢先一步，他在几个月前就制造出第一辆三轮汽车。1885年，本茨购置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，虽在首次试车就撞坏了，但现代汽车史却从此开始。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，时速到达15公里。本茨不断地改进自己的汽车，几年内就成功地打入市场。戴姆勒的汽车比本茨的稍迟些打入市场，但也获得了成功。亨利·福特：美国创造家和企业家，农民出身。1892年在杜里埃兄弟研制出美国第一辆汽车的启发下开始研制汽车。1896年制造出第一台汽车。于1903年创立福特汽车公司，生产A型车；但因车间大门过窄小，福特劈开大门，砸掉砖墙，冲出“牢笼〞，引领出一个汽车工业的时代。1908年推出举世闻名的T型车，其特点：设计精良、巩固耐用，维修简便；1910年创造世界之最的生产流水线，称为“世界生产方式的历史性变革〞，使T型车的价格持续下降，使汽车群众化。五、福特的功绩

汽车工业史上的三次变革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。第二次变革发生在21世纪50年代。撤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开展。20世纪60年代末，日本汽车工业创奇迹，生产物美价廉汽车，使得世界汽车工业发生第三次变革。亨利.福特与其儿子坐在他的T型畅销车内。当时车的价格比较：欧尔德斯摩拜尔1901牌为650美元凯蒂莱克1903牌为750美元；最初T型牌为875美元。世界汽车业大事记快读

1673~1760蒸汽机问世，抽水泵1766瓦特改进蒸汽机，拉开了第一次工业革命的序幕。1769年法国陆军工程师古诺制造第一辆蒸汽机驱动的汽车。由于试车时转向系统失灵，撞到兵工厂的墙壁上粉身碎骨，这是世界上第一起机动车事故。1771年古诺改进蒸汽汽车，时速达9.5千米，牵引4-5吨的货物。1794年英国人斯垂特首次提出把燃料和空气混合制成混合气体以供燃烧的设想。1796意大利科学家沃尔兹创造世界上第一台蓄电池。1801年法国人勒本提出煤气机原理。1803年法国工程师特利维柯(1771-1833)采用新型高压蒸汽机，可乘坐8人，在行驶中平均时速13km，从此，用蒸汽汽车开始在实际中应用。

1827年英国嘉内公爵(1793--1873)制造的蒸汽汽车成为世界上第一辆正式运营的蒸汽公共汽车。可载客18人，平均时速19km。1838年英国创造家亨纳特创造了世界第一台内燃机点火装置，该项创造被世人称之为“世界汽车开展史上的一场革命〞。1842年美国人古德创造了硬橡胶轮胎，该轮胎是实心的，行驶中颠簸很厉害。1858年法国工程师洛纳因创造了世界上第一只用陶瓷绝缘制成的电点火火花塞。1859年法国著名物理学家创造了铅酸蓄电池，为汽车的用电创造了条件，被称之为“意义深远的创造〞。1860年法国电器工程师里诺制成了第一部用电火花点燃煤气的煤气机。

1862年法国电器工程师里诺研制出二冲程内燃机。其他人开始研究四冲程发动机。1867年德国工程师奥托(1832--1891)研制成功世界上第一台往复活塞式四冲程煤气发动机。1876年奥托制成了单缸卧式、压缩比为2.5的3千瓦煤气机。1886卡尔·本茨为其在1885年研制成功的三轮汽车申请的专利,德国人哥德利普·戴姆勒制成世界上第一辆四轮汽车1887卡尔·本茨将他的第一辆汽车卖给法国人埃米尔·罗杰斯，这是世界上第一辆现代汽车的销售。卡尔·本茨成立世界上第一家汽车制造公司———奔驰汽车公司。1888法国标致公司成立。英国人邓禄普创造充气轮胎1889戴姆勒在他的汽车上采用装有滑动小齿轮的4速齿轮传动装置。6月9日，戴姆勒的V型发动机在德国获得专利。1890戴姆勒成立公司。1891年美国芝加哥研制出第一辆电动汽车。法国人潘赫德和莱瓦索尔采用发动机前置、后轮驱动的结构型式，并设计底盘。这一结构奠定了汽车传动的根本型式，在相当长的时间内被全世界广泛仿效。1892年美国人杜里埃创造喉管型喷雾化油器。1893年德国人狄塞尔在其论文?转动式热机原理和结构?中，首次论述了柴油发动机原理。杜里埃研制出美国历史上的第一辆汽油发动机汽车。1894年狄塞尔展出他的第一台商品型柴油发动机。法国人米其林兄弟创造充气式橡胶轮胎。首先用于奔驰汽车。1895年法国人莱瓦索尔研制出用手操纵的齿轮变速传动装置。美国首次举行汽车比赛。1896年福特研制成功2缸4轮汽车。在美国首次使用“汽车〞〔Automobile〕单词。美国人将油灯用于汽车照明；英国人首次使用石棉制动片；德国首次使用汽车计程表。标致公司成立。日本进口首辆汽车。1897年英国兰切斯特牌汽车采用了高压润滑系统，创造人由此而获得专利。美国首次实行汽车保险；狄塞尔制成压缩点火式1.1千瓦柴油发动机，热效率高达26％。震惊世界。英国人乔治·史密斯成为第一个酒后开车被判有罪的人。1898年美国人富兰克林研制出顶置气门4缸风冷发动机。第一辆公共汽车问世。转子发动机问世。法国人雷诺将万向节首先用于汽车传动，并创造伞齿轮式主减速器传动装置，取代了链条传动。雷诺公司成立。英国人制成柴油发动机汽车。1899年带有整体水箱的蜂窝式散热器、分档变速器和脚踏式加速器首先由戴姆勒应用。纽约成立全美第一家汽车修理厂。德国人西韦尔成为第一位死于车祸的汽车司机。1900年德国制造出第一辆装甲车。全金属车身问世。奔驰公司以钢材代替木材制作车架。倾斜式圆形方向盘首次在德国使用。1901年①位于底特律的奥兹汽车厂发生火灾，恢复生产后采用由各分散车间转包零件加工和装配的生产组织方式。后来这些车间相继独立，使底特律开展成为了汽车城。③德国波许公司创造高压磁电机点火装置。④奥兹莫比尔汽车首先使用转速表。⑤低压磁电机点火系统被戴姆勒公司采用。⑥中国进口第一辆汽车。1902年①卡迪拉克汽车公司成立。②盘式制动器专利被英国人获得。③鼓式制动器专利由法国人雷诺获得。④后桥独立式悬架被法国人装于赛车。⑤磨擦式减震器在英国使用。⑥用两个前轮的转动代替轴的转动的艾利奥特转向原理开始应用。1903年①福特汽车公司成立。②法国研制出第一台V型发动机。③伦敦出现出租汽车。④美国古德伊尔轮胎公司获无内胎轮胎专利。⑤英国生产全钢车身的轿车。1904年①气压制动系统开始采用。②卡迪拉克汽车装用防盗点火系统。③美国研制出防刺漏式轮胎。④英国希思创造液压制动系统。1905年①法国研制出封闭式驱动桥。②法国研制出轮胎压力计。③美国汽车工程师协会〔SAE〕成立。1906年①带弹簧的保险杠问世。②前轮制动器在德国问世。③别克公司将蓄电池作为轿车的标准配备。④扭力杆式减震器问世。1908年美国福特公司的T型汽车问世，同时向欧洲促销，并很快占领市场，成为汽车工业开展史上的里程碑。同年，美国通用公司宣布成立。1912年汽车起动机问世，这是以电池为动力的汽车自动起动器。1914年绝缘体火花塞、油量表也先后出现。1915年美国T型汽车的厢形车身问世。1916年德国BMW(宝马)，公司成立。同年美国工程师托马斯创造汽车转向闪光信号灯。1920年美国通用公司在所生产的汽车车内安置顶灯。1923年美国通用公司推出“星球〞牌客货两用汽车。1924年德国人创造汽车电动雨刮器，同年苏联第一家汽车公司成立。1925年美国克莱斯勒汽车公司成立。1926年德国奔驰公司和戴姆勒公司合并，成立戴姆勒一奔驰汽车公司。同年，美国通用汽车公司汽车生产量超过美国福特汽车公司。1928年X形车架问世。从而改变了汽车的承载性能1931年可伸缩客货两用车问世。同年，日本马自达公司成立。

1938年美国福特公司推出赛车样车。1939年汽车车内开始采用空调装置。1946年美国克莱斯勒汽车公司生产出第一辆现代硬顶客货两用汽车1948年日本本田公司成立。1949年美国福特公司推出“福特〞船形汽车。1950年联邦德国年产汽车30余万辆，居世界第二位。1952年美国通用汽车公司推出鱼形汽车。1953年世界汽车年产量突破1000万辆。1957年汽车转子发动机问世。1959年世界汽车保有量突破1亿辆。1960年法国雷诺公司推出“雷诺-5〞型轿车。1963年汽车无触点点火装置问世。1967年韩国现代汽车公司成立。1969年世界汽车年产量突破3000万辆，其中日本丰田汽车公司年产量500万辆，占世界汽车年产量的10%以上。1970年美国通用公司推出新型凯迪拉克豪华轿车，同年日本三菱汽车公司成立。1972年日本丰田汽车公司生产汽车累计达1000万辆。1976年法国标致汽车公司兼并雪铁龙公司成立标致一雪铁龙公司。同年美国生产汽车1290万辆，创历史最高水平。

1980年

日本汽车产量突破1000万辆大关，超过美国成为世界第一汽车生产国，美国退居第二。1981年

日本丰田汽车公司和美国通用汽车公司达成协议，在美国同日本合作生产小轿车。同年，美国福特公司推出新型林肯牌豪华轿车。

1982年

美国汽车工业大滑坡，仅生产698万辆汽车。

1983年

日本丰田汽车公司生产汽车400万辆。同年，德国戴姆勒—奔驰汽车公司推出新型豪华奔驰汽车。

1984年世界各大汽车公司纷纷组建跨国集团，德国宝马公司推出新型豪华宝马轿车。1987年意大利菲亚持汽车公司兼并阿尔法垂罗米欧公司。1988年世界汽车产量4800万辆，英国劳斯莱斯汽车公司推出超豪华型银魂劳斯莱斯轿车。同年，日本丰田汽车公司新一代豪华凌志轿车问世。1989年世界汽车总年产量达5700万辆，创历史最高纪录，日本成为全球最大汽车出口国。同年，日本本田公司推出新型本田摩托车。1990年世界著名大公司开始大量生产跑车，法拉利跑车风行全球。1993年德国群众汽车公司开展迅速，跃居欧洲最大的汽车公司，成为世界第四大汽车公司。1994年美国汽车总产量开始超过日本，重新成为世界最大的汽车制造王国，日本退居第二。1995年世界各大汽车公司抢占亚洲市场，豪华汽车开始走俏全球，各大公司制定开发21世纪新产品的开展战略。1998年德国戴姆勒一奔驰汽车公司与克莱斯勒汽车公司合并成戴姆勒—克莱斯勒汽车集团，成为世界第三大汽车公司。1999年日产与法国雷诺汽车公司合并，成为全世界第四大汽车集团。2000年，通用、菲亚特结成战略同盟。雷诺收购三星。2002年日产投资19亿美元购置东风汽车公司一半的股份，成为东风汽车公司最大的合作伙伴。2003年美国通用公司正式收购韩国大宇汽车公司。第二章、内燃动力系统与装置内燃机中能量转换

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Mhi不同能源的利用方式机械能：对外做功100%电能：做功<100%

照明

加热

信号热能：做功效率20~50%

换热、制冷风能：风力转换为机械能——电能-动力太阳能：热辐射

光电水利：水的动能、势能——机械能-电能

§2-1内燃机的热力循环及性能指标一、理论循环与评价指标一〕三种根本循环1〕理论循环的抽象简化条件：从实际中抽象闭口系统封闭循环，绝热压缩和膨胀；等容或等压加热，等容放热；工质为理想气体，比容定值；循环各过程为可逆2〕根本循环等容循环、等压循环、混合循环及比较。二〕理论循环的评价指标1〕循环热效率：评定理论循环的经济性定义：对混合加热循环：其中，e：压缩比；lp：压力升高比：r：预膨胀比对等容循环：r=1，

对等压循环：lp=1，影响的因素：1．压缩比e：e提高，平均加热温度提高，降低平均放热温度，扩大循环温差，而且膨胀比增大，所以，ht提高；2．等熵指数k：双原子气体k=1.44，多原子气体k=1.33；3．lp：等容加热：与加热量Q呈正比，Q2/Q1不变，效率不变；混合循环：一定时，增加，等容加热局部增加，减小，Q2减小，所以效率提高；4．r

2〕循环平均压力定义：〔kPa〕三〕三种理论循环的比较1．当Q1，e相同时；

所以，2．当T1，pz相同时；

所以，TsmpvQ1Q2mpvTsQ2二、实际循环与评价指标1〕实际循环与理论循环的差异实际循环由5个过程组成：进气过程：进汽角；进气损失，进气被加热；压缩过程：T、p变化的多变过程，燃烧过程：时间损失，非瞬间加热；不完全燃烧，边混合边燃烧，工质发生变化；膨胀过程：多变过程排气过程：排气阻力越大，剩余废气越多；排温是衡量燃烧过程的重要参数2〕指示指标：以工质在气缸内对活塞作功为根底，评定实际循环；1．由示功图〔P-V〕的面积表示：2．指示功率Pi：单位时间所作的指示功。kWt：冲程数；t=4或23．指示效率及指示燃油消耗率B：燃料消耗量〔kg/kWh〕；QL：燃料的低热值〔kJkg〕指示燃油消耗率：[g/kWh]

三、内燃机有效性能指标以曲轴对外输出的有效功为根底，评价内燃机性能的指标。包括：动力性—Te，Pe，n评定Q-E转换的大小经济性—be评定Q-E转换的效率，即付出的经济代价运转性能—排放品质，噪声，起动性等1．动力性指标1〕有效扭矩Ttq：由曲轴输出的有效转矩，[Nm]，表示发动机所能带开工作阻力矩的大小，不表示作功的快慢。2〕有效功率Pe：单位时间由曲轴输出的有效功，[kw]

当n一定，Pe与Te成正比；Te一定，n增加时，Pe增加。发动机高速化3〕机械效率hm：

机械损失功率:Pi:指示功率Pe:有效功率4〕平均有效压力和升功率

升功率：标定工况，

评价气缸工作容积的利用程度。2．经济性指标1〕有效热效率：2〕有效燃油消耗率：发动机单位时间〔1h〕，输出单位有效功率〔kw〕时,所消耗的燃料量。[g/kw·h]B：单位时间内发动机所消耗的燃料量kg/h,由实验测定。3．发动机运转性能指标1〕排放指标发动机排气中的有害物：CO、HC、NOx、微粒以及地球温室效应的CO2等已成为公害。因此，世界各国以法规形式严格控制。法规标准，越来越严格。2〕

噪声噪声的危害：刺激神经，使人心烦；反响迟钝，耳聋。汽车噪声是城市主要噪声污染源之一，发动机又是汽车的主要噪声源，所以必须严格控制。噪声控制法规，轿车：82dB〔A〕3〕

起动性能要求：在一定温度下可靠发动，起动迅速，起动消耗的功率小，起动期磨损少。与发动机结构几工作过程有关。起动性直接影响汽车机动性、操作者的平安和劳动强度。GB规定：不采用特殊的低温起动措施，汽油机在-10℃，柴油机-5℃以下起动，15s内发动机能自行运转。4．发动机的特性速度特性：Pe、Te、be随n的变化规律。总功率特性〔外特性〕：节气门开度最大时的速度特性。只有一条局部速度特性：节气门局部开度时的速度特性，许多条曲线。负荷特性：n一定时，燃料消耗率be随负荷的变化规律。主要评定经济性。§2-2内燃机的总体构造发动机作为热—功转换的动力机械，为保证其连续不断地工作，必须具备以机构和系统。一、两大机构1〕曲柄连杆机构：包括机体组—缸盖、气缸体、油底壳活塞连杆组——活塞、连杆曲轴飞轮组——曲轴、飞轮作用：完成Q——E转换；将活塞的往复运动曲轴的旋转运动，并由曲轴输出功2〕配气机构：包括气门组——气门、气门座、气门弹簧传动组——凸轮、挺柱、推杆、摇臂作用：按气缸工作过程的需要，定时地开闭进、排气门，保证换气过程。是发动机连续工作〔Q—E转换〕的物质根底。OHC型SOHC型气门双侧SOHC型气门单侧DOHC型OHV型OHV凸轮中置

气门双侧OHV凸轮中置气门单侧OHV凸轮下置气门单侧二、辅助系统1〕供给系：包括燃料供给系——油箱、油泵、滤清器、化油器等空气系——空滤器、进气管排气系——排气管、消声器作用：按工况要求，定量，定时地将燃料和空气供给气缸，供燃烧；将燃烧后的废气排出。2〕点火系：包括电源——蓄电池、发电机点火线圈——初级线圈、次级线圈断电器——固定触点、可动触点火花塞作用：保证按规定的时刻及时点燃混合气汽油机燃料供给系柴油机燃料供给系VE分配泵直列泵电控系统——TICS高压共轨系统泵喷嘴单体泵3〕冷却系：水冷——强制式：水泵、散热器、风扇、分水管、气缸体内的水套。自然式：水箱、水套风冷——散热片作用：适当冷却高温机件，保证发动机正常工作。Tc=80~90℃4〕润滑系：包括机油泵机油滤清器 限压法、润滑油道作用：润滑摩擦外表，降低摩擦阻力和磨损，并冷却和清洗摩擦外表。5〕起动系：作用：使发动机由静止状态，自行运转。起动方法：人力起动电机起动汽油机：二冲程汽油机、离合机构、变速机构压缩空气起动设备§2-3内燃机工作原理一、四冲程机换气过程作用：物质交换过程，要求废气排除干净，进气充分换气过程：从排气门开到进气门关为止，占410~480。物理过程：自由排气、强制排气、进气、燃烧室扫气。1．自由排气：排气门开启~缸压接近排气管压力超临界状态，以声速排气。占60%以上。2．强制排气主要克服排气门和排气道的阻力。排气迟关角10~35CA3．进气过程进气提前角：0~40CA，进气迟关角：40~70CA，利用高速气流惯性，多充气。4．气门重叠和扫气进气门提前开，排气门迟后关，产生进排气门同时开启的状态，为气门重叠期间；此时进气管、燃烧室、排气管连通，进行扫气：排气、多进气、冷却。5.充量系数从量上，换气过程完善程度的评价指标。定义：意义：直接影响动力性提高充气系数的措施：减小进气阻力、排气阻力、及对进气的加热等；利用气流流动惯性，动态效应；可变进气系统二、燃烧过程1、汽油机燃烧过程1〕燃料特点汽油的特点：石油中提炼〔40~200℃〕C：85%，H：14%，其他：1%易挥发：T10,T50,T95点燃温度低，自然点高2〕混合气的形成：将液态的燃料和空气按一定的比例混合。液态燃料的雾化方式：化油器式和喷射式汽油喷射系统组成：油箱、油泵、滤清器、分配管、调压器、压力脉动衰减器、喷油器。雾化原理：喷油器高压喷射雾化，分类：按喷射位置—GDI；喷射压力=3~5MPa进气管喷射〔0.5~1MPa〕——多点、单点按喷射方式：连续喷射间歇喷射—同期喷射—独立喷射〔顺序喷射〕—分组喷射—同时喷射—非同期喷射电喷化的优点：空燃比控制精度高控制，适应三效催化转换装置；各缸均匀性；进气管设计自由度混合器浓度对发动机性能的影响：过量空气系数：混合器浓度的评价指标，

Ba：实际进入气缸的空气量，B：小时油耗，l0：1kg燃料完全燃烧所需要的理论空气量。：为稀混合气,:理论混合气：经济混合器，过稀，燃烧速度慢；：浓混合气：时燃烧速度最快，功率混合气：着火界限3〕燃烧过程正常燃烧过程：三阶段；着火延迟期：形成火焰中心明显燃烧期：火焰传播过程燃烧速度