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內(nèi)燃機是誰發(fā)明的??？是第幾次工業(yè)革命出來的？

活塞式內(nèi)燃機起源于荷蘭物理學家惠更斯用火藥爆炸獲取動力的研究，但因火藥燃燒難以控制而未獲成功。1794年，英國人斯特里特提出從燃料的燃燒中獲取動力，并且第一次提出了燃料與空氣混合的概念。1833年，英國人賴特提出了直接利用燃燒壓力推動活塞作功的設計。19世紀中期，科學家完善了通過燃燒煤氣，汽油和柴油等產(chǎn)生的熱轉(zhuǎn)化機械動力的理論。這為內(nèi)燃機的發(fā)明奠定了基礎。活塞式內(nèi)燃機自19世紀60年代問世以來，經(jīng)過不斷改進和發(fā)展，已是比較完善的機械。它熱效率高、功率和轉(zhuǎn)速范圍寬、配套方便、機動性好，所以獲得了廣泛的應用。全世界各種類型的汽車、拖拉機、農(nóng)業(yè)機械、工程機械、小型移動電站和戰(zhàn)車等都以內(nèi)燃機為動力。海上商船、內(nèi)河船舶和常規(guī)艦艇，以及某些小型飛機也都由內(nèi)燃機來推進。世界上內(nèi)燃機的保有量在動力機械中居首位，它在人類活動中占有非常重要的地位?！≈笕藗冇痔岢鲞^各種各樣的內(nèi)燃機方案，但在十九世紀中葉以前均未付諸實用。直到1860年，法國的勒努瓦模仿蒸汽機的結(jié)構(gòu)，設計制造出第一臺實用的煤氣機。這是一種無壓縮、電點火、使用照明煤氣的內(nèi)燃機。勒努瓦首先在內(nèi)燃機中采用了彈力活塞環(huán)。這臺煤氣機的熱效率為4%左右。英國的巴尼特曾提倡將可燃混合氣在點火之前進行壓縮，隨后又有人著文論述對可燃混合氣進行壓縮的重要作用，并且指出壓縮可以大大提高勒努瓦內(nèi)燃機的效率。1862年，法國科學家羅沙對內(nèi)燃機熱力過程進行理論分析之后，提出提高內(nèi)燃機效率的要求，這就是最早的四沖程工作循環(huán)。1876年，德國發(fā)明家奧托（Otto）運用羅沙的原理，創(chuàng)制成功第一臺往復活塞式、單缸、臥式、3.2千瓦(4.4馬力)的四沖程內(nèi)燃機，仍以煤氣為燃料，采用火焰點火，轉(zhuǎn)速為156.7轉(zhuǎn)/分，壓縮比為2.66，熱效率達到14%，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。在當時，無論是功率還是熱效率，它都是最高的。奧托內(nèi)燃機獲得推廣，性能也在提高。1880年單機功率達到11～15千瓦(15～20馬力)，到1893年又提高到150千瓦。由于壓縮比的提高，熱效率也隨之增高，1886年熱效率為15.5%，1897年已高達20～26%。1881年，英國工程師克拉克研制成功第一臺二沖程的煤氣機，并在巴黎博覽會上展出。隨著石油的開發(fā)，比煤氣易于運輸攜帶的汽油和柴油引起了人們的注意，首先獲得試用的是易于揮發(fā)的汽油。1883年，德國的戴姆勒（Daimler）創(chuàng)制成功第一臺立式汽油機，它的特點是輕型和高速。當時其他內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速不超過200轉(zhuǎn)/分，它卻一躍而達到800轉(zhuǎn)/分，特別適應交通動輸機械的要求。1885～1886年，汽油機作為汽車動力運行成功，大大推動了汽車的發(fā)展。同時，汽車的發(fā)展又促進了汽油機的改進和提高。不久汽油機又用作了小船的動力。1892年，德國工程師狄塞爾（Diesel）受面粉廠粉塵爆炸的啟發(fā)，設想將吸入氣缸的空氣高度壓縮，使其溫度超過燃料的自燃溫度，再用高壓空氣將燃料吹入氣缸，使之著火燃燒。他首創(chuàng)的壓縮點火式內(nèi)燃機(柴油機)于1897年研制成功，為內(nèi)燃機的發(fā)展開拓了新途徑。狄塞爾開始力圖使內(nèi)燃機實現(xiàn)卡諾循環(huán)，以求獲得最高的熱效率，但實際上做到的是近似的等壓燃燒，其熱效率達26%。壓縮點火式內(nèi)燃機的問世，引起了世界機械業(yè)的極大興趣，壓縮點火式內(nèi)燃機也以發(fā)明者而命名為狄塞爾引擎。這種內(nèi)燃機以后大多用柴油為燃料，故又稱為柴油機。1898年，柴油機首先用于固定式發(fā)電機組，1903年用作商船動力，1904年裝于艦艇，1913年第一臺以柴油機為動力的內(nèi)燃機車制成，1920年左右開始用于汽車和農(nóng)業(yè)機械。早在往復活塞式內(nèi)燃機誕生以前，人們就曾致力于創(chuàng)造旋轉(zhuǎn)活塞式的內(nèi)燃機，但均未獲成功。直到1954年，聯(lián)邦德國工程師汪克爾（Wankel）解決了密封問題后，才于1957年研制出旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動機，被稱為汪克爾發(fā)動機。它具有近似三角形的旋轉(zhuǎn)活塞，在特定型面的氣缸內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運動，按奧托循環(huán)工作。這種發(fā)動機功率高、體積小、振動小、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡單、維修方便，但由于它燃料經(jīng)濟性較差、低速扭矩低、排氣性能不理想，所以還只是在個別型號的轎車上得到采用。[

氫燃料內(nèi)燃機的優(yōu)點及發(fā)展前景？

一、氫氣發(fā)動機的優(yōu)點：

1、氫的資源豐富，并可采用多種方式制取。如可從天然氣中提取?？捎稍偕镔|(zhì)制取，可點解水制氫。

2、其理論循環(huán)接近奧托循環(huán)。氫氣發(fā)動機集柴油機的高熱效率和汽油機的高轉(zhuǎn)速于一體，是個非常理想的系統(tǒng)。

3、氫氣發(fā)動機可以靠空氣燃料混合比的濃度調(diào)節(jié)動力輸出，不需要節(jié)流閥。提高了發(fā)動機的整體效率，因為不存在燃料泵中流量的損失，稀薄燃料的效率較高也起到了一定的作用。

二、氫燃料內(nèi)燃機發(fā)展前景；

氫氣發(fā)動機是未來取代傳統(tǒng)汽油、柴油等發(fā)動機的替代產(chǎn)品，也是發(fā)動機技術的最新趨勢!!!

氫氣發(fā)動機原理：氫氣可從電解水、煤的氣化、天然氣中制取。氫氣是一種最清潔的燃料，燃燒產(chǎn)物主要是水，

其次是在空氣燃燒中形成的微量NOX，對空氣沒有什么污染。以氫氣為燃料的汽車發(fā)動機的研究經(jīng)歷了一個曲折發(fā)展的過程，研究工作從30年代就已開始，但進展不大。70年代的石油危機給各國重新敲響了警鐘，氫氣再次被人們所關注。

目前，世界一些知名的大汽車公司都研制出了自己的氫氣發(fā)動機。雖然推廣應用氫氣燃料發(fā)動機還要解決一系列技術問題，如需要找到氫氣在汽車上安全有效的貯運方法；需要找到大量生產(chǎn)廉價氫的方法；需要解決氫燃料的供給系統(tǒng)等。但從長遠和發(fā)展的觀點來看，氫氣發(fā)動機最有前途。

電動車淘汰內(nèi)燃機是大勢所趨，你也是這么認為的嗎？

我也是這么認為的，因為在內(nèi)燃機存在的情況下，電動車永遠是沒有辦法進行更新?lián)Q代的，只有將內(nèi)燃機淘汰，而采用更加高科技的產(chǎn)品來代替，才可以做到真正的新能源車以及去提高汽車行業(yè)的改革更新。

電動車推廣進入高峰 內(nèi)燃機會消亡嗎？

內(nèi)燃機將走向消亡？ 這個命題似乎有些聳人聽聞！的確如此，從19世紀80年代以汽油為燃料的汽車誕生至今，內(nèi)燃機一直被認為是汽車的心臟，不可替代，沒有人認為，汽車內(nèi)燃機會在21世紀下一個百年走向消亡。 實際上，從20世紀初開始，電動車和內(nèi)燃機技術幾乎是并行的關系，直到進入21世紀，全球范圍內(nèi)節(jié)能減排的壓力讓電動車再次被提上日程，在汽車業(yè)走向零排放的道路上，不管是一直堅持內(nèi)燃機技術進步有多大，混合動力技術多完美，燃料電池汽車多先進，電動車最終替代內(nèi)燃機似乎已經(jīng)成為公認的終極解決方案。 從全球范圍來看，電動車的研發(fā)與推廣已經(jīng)進入一個高峰期。以歐美日為代表的電動車推廣計劃已經(jīng)開始如火如荼地進行當中，在日本，豐田、日產(chǎn)已經(jīng)計劃推出有別于傳統(tǒng)汽車的電動汽車；歐洲也在積極地研發(fā)最新型的大電動車；美國政府部分已經(jīng)列出了電動車發(fā)展計劃，并期望和中國建立電動車合作項目。在中國，除了傳統(tǒng)的汽車領域，一些電動自行車汽車、電池企業(yè)也開始參與其中，設計適合中低端市場使用的低速電動車。 一個明顯的變化是，傳統(tǒng)汽車企業(yè)開始參與礦業(yè)經(jīng)營，電池的研發(fā)也列入傳統(tǒng)汽車企業(yè)的發(fā)展規(guī)劃，這些在汽車發(fā)展的上一個百年里是不可想象的，正像大多數(shù)電動車開發(fā)企業(yè)技術人員的感受：我們確實需要重新發(fā)明汽車。雖然有些言過其實，但是電動車所引發(fā)的傳統(tǒng)汽車業(yè)的變革確實在發(fā)生。 從汽車構(gòu)造上比較，比較內(nèi)燃機汽車和電動汽車，最明顯的是汽車越來越簡單，內(nèi)燃機汽車必須有的變速箱、發(fā)動機以及傳動系統(tǒng)，在電動汽車上已經(jīng)不再需要，電池、電動系統(tǒng)和電機成為未來汽車的核心。技術專家預測：今后，電動車發(fā)展所帶來的技術的分散讓許多非汽車企業(yè)參與其中，這也是新世紀(002280,股吧)給企業(yè)帶來的最大變化。 還在幾年前，很多人還在辯論汽車業(yè)是否是夕陽產(chǎn)業(yè)，而如今亞太市場的崛起已經(jīng)開始讓汽車業(yè)重生，對于許多發(fā)展中國家而言，21世紀很可能是第二個汽車時代的來臨，在第二個汽車時代，圍繞電動車技術開發(fā)與推廣將成為最大的一個熱點。就像歷次新媒體的出現(xiàn)給傳統(tǒng)媒體帶來的影響一樣，互相并不是完全替代的關系，電動車和內(nèi)燃機關系在未來的一段時間內(nèi)仍將并行，但是顯然發(fā)展電動車在這個世紀將更加迫切，也是傳統(tǒng)汽車業(yè)需要直面的課題。 目前，全球有近9億輛汽車，幾乎全部是以石油為燃料的內(nèi)燃機汽車，而到2030年汽車數(shù)量將達到18億輛，2050年汽車總量將達到30億輛，保有量劇增給地球環(huán)境帶來的壓力將使汽車業(yè)尋找零排放之路。也許百年之后，電動車替代內(nèi)燃機不再聳人聽聞。

為什么要推廣甲醇燃料

為什么要推廣甲醇燃料？

破解資源環(huán)境瓶頸

當前我國正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、信息化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化加快發(fā)展時期，國民經(jīng)濟處于增長速度換擋期、結(jié)構(gòu)調(diào)整陣痛期、前期刺激政策消化期三期疊加的新階段，破解資源與環(huán)境約束已經(jīng)成為我國經(jīng)濟社會發(fā)展亟待解決的重大現(xiàn)實問題。

據(jù)悉，在能源資源消耗方面，目前我國已成為全球最大能源消費國。2013年中國能源消費37.5億噸標煤，占全球能源消費的22%左右。全球石油消費40.6億噸，我國消費占11.4%;原油進口2.82億噸，對外依存度近60%，天然氣進口依存度已上升到32%，石油節(jié)約與替代已成為保障國家能源安全的重中之重。

在交通消耗燃油方面，內(nèi)燃機產(chǎn)品是石油消費的最大領域。2013年我國生產(chǎn)制造各類內(nèi)燃機產(chǎn)品8000萬臺，消耗各類商品燃油和潤滑油總量超過2.8億噸，相當于我國全年進口的石油總量。特別是近年來，我國汽車工業(yè)發(fā)展迅速，搭載內(nèi)燃機的機動車排放已成為城市大氣污染的重要來源，是城市空氣中霧霾的重要組成成分。

因此，提高內(nèi)燃機技術水平，推動內(nèi)燃機用燃料多元化發(fā)展，控制燃油消耗，減少二氧化碳等污染物排放是當前亟待解決的重要問題，這對于將我國石油對外依存度控制在合理水平、實現(xiàn)能源生產(chǎn)與消費革命、保證經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。

單位里程燃料費降48%

為探索我國車用燃料多元化發(fā)展的新途徑，工信部從2009年啟動了甲醇汽車試點工作。試點工作啟動以來取得了積極進展，建立健全了甲醇汽車產(chǎn)品技術要求規(guī)范和技術數(shù)據(jù)采集管理辦法，培育和建立了甲醇內(nèi)燃機及整車專用零部件制造體系，研發(fā)了7款甲醇汽車產(chǎn)品并獲得公告，累計有281輛甲醇汽車投入試點運行。

“但要大面積推廣目前還有一系列問題亟待解決，尤其是社會認識方面，要主要解決三大社會誤解?！睂＜冶硎?，誤解一，甲醇多產(chǎn)自煤炭，不能算新能源;誤解二，甲醇有毒，不適合大規(guī)模推廣;誤解三，甲醇的腐蝕性對發(fā)動機有害。

全國醇醚燃料專委會名譽會長、山西省新能源汽車領導組副組長彭致圭認為，我國能源結(jié)構(gòu)為“富煤貧油少氣”，制作甲醇的原料多是高硫高灰的劣質(zhì)煤，這類煤占全國總儲量的40%~50%，以前不能作為一次能源使用，白白浪費掉。而煤制甲醇工藝流程簡單易行、成本低，適合中國國情，可以維持甲醇使用250年以上。因而，大力發(fā)展煤制甲醇的能源意義，不亞于開發(fā)了一種新能源。

同時，試點階段性檢測數(shù)據(jù)表明，車輛運行平穩(wěn)正常，氮氧化合物等排放數(shù)據(jù)比國四標準限額值低40%~50%，部分指標達到國五標準規(guī)定，非常規(guī)污染物甲醛排放僅為規(guī)定限額值的6%，甲醇汽車相關作業(yè)環(huán)境質(zhì)量符合國家標準要求，涉醇人員體檢未發(fā)現(xiàn)異常，單位里程燃料費用比同排量汽油車降低48%。

試點完成階段性工作

甲醇汽車試點是一項系統(tǒng)工作，對我國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展和能源發(fā)展戰(zhàn)略具有重要的工程實踐意義。甲醇汽車試點工作要緊緊圍繞汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，全面系統(tǒng)地驗證高比例甲醇汽車適應性、可靠性、經(jīng)濟性、安全性、環(huán)保性，積累甲醇汽車運行管理經(jīng)驗。

目前試點工作已初步完成了階段性工作，接下來將是深入推進甲醇汽車試點工作。一是要堅持安全第一、積極穩(wěn)妥的原則，將安全管理及保障方案落到實處，切實加強安全監(jiān)督檢查;二是要加強工作協(xié)調(diào)，確保試點工作按照制定的方案全面實施，確保既定數(shù)量的甲醇汽車投入運行，確保既定的甲醇燃料加注設施盡早投入使用;三是要加強技術創(chuàng)新，提升甲醇汽車及相關技術產(chǎn)品水平，充分發(fā)揮市場作用，形成以整車企業(yè)為龍頭、關鍵零部件企業(yè)積極參與的產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局;四是要認真組織做好技術數(shù)據(jù)采集、分析和評估工作，為完成甲醇汽車試點評價提供數(shù)據(jù)支撐;五是要加強甲醇汽車標準體系建設和政策研究，完善甲醇汽車生產(chǎn)及運行管理制度。

據(jù)悉，從2009年起，工信部啟動了甲醇汽車相關研究工作，重點開展了高比例甲醇燃料替代汽油、柴油的研究，組織專題組對甲醇汽車所涉及的能源、環(huán)保、安全、技術、經(jīng)濟等問題進行了綜合研究，委托有關機構(gòu)進行了甲醇燃料與汽油、柴油、乙醇汽油的排放檢測對比實驗，開展了甲醇汽車安全性評價。

全國首臺商業(yè)化氫內(nèi)燃機重卡發(fā)布，相較傳統(tǒng)重卡都有哪些不同？

不同于新興的氫燃料電池發(fā)動機，以氫氣為燃料的內(nèi)燃機，大部分零部件與現(xiàn)有內(nèi)燃機生產(chǎn)鏈通用。比氫燃料電池發(fā)動機更具成本優(yōu)勢。

內(nèi)燃機的發(fā)明推動了什么

1860年，法國的勒努瓦模仿蒸汽機的結(jié)構(gòu)，設計制造出第一臺實用的煤氣機。這是一種無壓縮、電點火、使用照明煤氣的內(nèi)燃機。勒努瓦首先在內(nèi)燃機中采用了彈力活塞環(huán)。這臺煤氣機的熱效率為4%左右。 英國的巴尼特曾提倡將可燃混合氣在點火之前進行壓縮，隨后又有人著文論述對可燃混合氣進行壓縮的重要作用，并且指出壓縮可以大大提高勒努瓦內(nèi)燃機的效率。1862年，法國科學家羅沙對內(nèi)燃機熱力過程進行理論分析之后，提出提高內(nèi)燃機效率的要求，這就是最早的四沖程工作循環(huán)。 1876年，德國發(fā)明家奧托運用羅沙的原理，創(chuàng)制成功第一臺往復活塞式、單缸、臥式、3.2千瓦(4.4馬力)的四沖程內(nèi)燃機，仍以煤氣為燃料，采用火焰點火，轉(zhuǎn)速為156.7轉(zhuǎn)/分，壓縮比為2.66，熱效率達到14％，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。在當時，無論是功率還是熱效率，它都是最高的。 奧托內(nèi)燃機獲得推廣，性能也在提高。1880年單機功率達到11～15千瓦(15～20馬力)，到1893年又提高到150千瓦。由于壓縮比的提高，熱效率也隨之增高，1886年熱效率為15.5%，1897年已高達20～26％。1881年，英國工程師克拉克研制成功第一臺二沖程的煤氣機，并在巴黎博覽會上展出。 隨著石油的開發(fā)，比煤氣易于運輸攜帶的汽油和柴油引起了人們的注意，首先獲得試用的是易于揮發(fā)的汽油。1883年，德國的戴姆勒創(chuàng)制成功第一臺立式汽油機，它的特點是輕型和高速。當時其他內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速不超過200轉(zhuǎn)/分，它卻一躍而達到800轉(zhuǎn)/分，特別適應交通動輸機械的要求。1885～1886年，汽油機作為汽車動力運行成功，大大推動了汽車的發(fā)展。同時，汽車的發(fā)展又促進了汽油機的改進和提高。不久汽油機又用作了小船的動力。 1892年，德國工程師狄塞爾受面粉廠粉塵爆炸的啟發(fā)，設想將吸入氣缸的空氣高度壓縮，使其溫度超過燃料的自燃溫度，再用高壓空氣將燃料吹入氣缸，使之著火燃燒。他首創(chuàng)的壓縮點火式內(nèi)燃機(柴油機)于1897年研制成功，為內(nèi)燃機的發(fā)展開拓了新途徑。 狄塞爾開始力圖使內(nèi)燃機實現(xiàn)卡諾循環(huán)，以求獲得最高的熱效率，但實際上做到的是近似的等壓燃燒，其熱效率達26％。壓縮點火式內(nèi)燃機的問世，引起了世界機械業(yè)的極大興趣，壓縮點火式內(nèi)燃機也以發(fā)明者而命名為狄塞爾引擎。 這種內(nèi)燃機以后大多用柴油為燃料，故又稱為柴油機。1898年，柴油機首先用于固定式發(fā)電機組，1903年用作商船動力，1904年裝于艦艇，1913年第一臺以柴油機為動力的內(nèi)燃機車制成，1920年左右開始用于汽車和農(nóng)業(yè)機械。 早在往復活塞式內(nèi)燃機誕生以前，人們就曾致力于創(chuàng)造旋轉(zhuǎn)活塞式的內(nèi)燃機，但均未獲成功。直到1954年，聯(lián)邦德國工程師汪克爾解決了密封問題后，才于1957年研制出旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動機，被稱為汪克爾發(fā)動機。它具有近似三角形的旋轉(zhuǎn)活塞，在特定型面的氣缸內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運動，按奧托循環(huán)工作。這種發(fā)動機功率高、體積小、振動小、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡單、維修方便，但由于它燃料經(jīng)濟性較差、低速扭矩低、排氣性能不理想，所以還只是在個別型號的轎車上得到采用。

內(nèi)燃機發(fā)展史

內(nèi)燃機以其熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊，機動性強，運行維護簡便的優(yōu)點著稱于世。一百多年以來，內(nèi)燃機的巨大生命力經(jīng)久不衰。目前世界上內(nèi)燃機的擁有量大大超過了任何其它的熱力發(fā)動機，在國民經(jīng)濟中占有相當重要的地位。現(xiàn)代內(nèi)燃機更是成為了當今用量最大、用途最廣、無一與之匹敵的的最重要的熱能機械。

當然內(nèi)燃機同樣也存在著不少的缺點，主要是：對燃料的要求高，不能直接燃用劣質(zhì)燃料和固體燃料；由于間歇換氣以及制造的困難，單機功率的提高受到限制，現(xiàn)代內(nèi)燃機的最大功率一般小于4萬千瓦，而蒸汽機的單機功率可以高達數(shù)十萬千瓦；內(nèi)燃機不能反轉(zhuǎn)；內(nèi)燃機的噪聲和廢氣中有害成分對環(huán)境的污染尤其突出?？梢哉f這一百多年來的內(nèi)燃機的發(fā)展史就是人類不斷革新，不斷挑戰(zhàn)克服這些缺點的歷史。

內(nèi)燃機發(fā)展至今，約有一個半世紀的歷史了。同其他科學一樣，內(nèi)燃機的每一個進步都是人類生產(chǎn)實踐經(jīng)驗的概括和總結(jié)。內(nèi)燃機的發(fā)明始于對活塞式蒸汽機的研究和改進。在它的發(fā)展史中應當特別提到的是德國人奧托和狄塞爾，正是他們在總結(jié)了前人無數(shù)實踐經(jīng)驗的基礎上，對內(nèi)燃機的工作循環(huán)提出了較為完善的奧托循環(huán)和狄塞爾循環(huán)，才使得到他們?yōu)橹箮资觊g無數(shù)人的實踐和創(chuàng)造活動得到了一個科學地總結(jié)，并有了質(zhì)的飛躍，他們將前任粗淺的、純經(jīng)驗的、零亂無序的的經(jīng)驗，加以繼承、發(fā)展、總結(jié)、提高，找出了規(guī)律性，為現(xiàn)代汽油機和柴油機熱力循環(huán)奠定了熱力學基礎，為內(nèi)燃機的發(fā)展做出了偉大的貢獻。

往復活塞式內(nèi)燃機

往復活塞式內(nèi)燃機的種類很多，主要的分類方法有這樣一些：按所用的燃料的不同，分為汽油機，柴油機、煤油機、煤氣機（包括各種氣體燃料內(nèi)燃機）等；按每個工作循環(huán)的行程數(shù)不同，分為四沖程和二沖程；按著火方式不同，分為點燃式和壓燃式；按冷卻方式不同，分為水冷式和風冷式；按氣缸排列形式不同，分為直列式、V型、對置式、星型等；按氣缸數(shù)不同，分為單缸內(nèi)燃機和多缸內(nèi)燃機等；按內(nèi)燃機的用途不同，分為汽車用、農(nóng)用、機車用、船用以及固定用等等。本文將會主要針對煤氣機、汽油機、柴油機這樣一個發(fā)展脈絡來向大家介紹。

最早的內(nèi)燃機——煤氣機

最早出現(xiàn)的內(nèi)燃機是以煤氣為燃料的煤氣機。1860年，法國發(fā)明家萊諾制成了第一臺實用內(nèi)燃機（單缸、二沖程、無壓縮和電點火的煤氣機，輸出功率為0.74—1.47KW，轉(zhuǎn)速為100r/min，熱效率為4%）。法國工程師德羅沙認識到，要想盡可能提高內(nèi)燃機的熱效率，就必須使單位氣缸容積的冷卻面積盡量減小，膨脹時活塞的速率盡量快，膨脹的范圍（沖程）盡量長。在此基礎上，他在1862年提出了著名的等容燃燒四沖程循環(huán)：進氣、壓縮、燃燒和膨脹、排氣。

1876年，德國人奧托制成了第一臺四沖程往復活塞式內(nèi)燃機（單缸、臥式、以煤氣為燃料、功率大約為2.21KW、180r/min）。在這部發(fā)動機上，奧托增加了飛輪，使運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，把進氣道加長，又改進了氣缸蓋，使混合氣充分形成。這是一部非常成功的發(fā)動機，其熱效率相當于當時蒸汽機的兩倍。奧托把三個關鍵的技術思想：內(nèi)燃、壓縮燃氣、四沖程融為一體，使這種內(nèi)燃機具有效率高、體積小、質(zhì)量輕和功率大等一系列優(yōu)點。在1878年巴黎萬國博覽會上,被譽為“瓦特以來動力機方面最大的成就”。等容燃燒四沖程循環(huán)由奧托實現(xiàn),也被稱為奧托循環(huán)。

煤氣機雖然比蒸汽機具有很大的優(yōu)越性,但在社會化大生產(chǎn)情況下,仍不能滿足交通運輸業(yè)所要求的高速、輕便等性能。因為它以煤氣為燃料,需要龐大的煤氣發(fā)生爐和管道系統(tǒng)。而且煤氣的熱值低(約1.75×107～2.09×107J/m3),故煤氣機轉(zhuǎn)速慢,比功率小。到19世紀下半葉,隨著石油工業(yè)的興起,用石油產(chǎn)品取代煤氣作燃料已成為必然趨勢。

汽油機的出現(xiàn)

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(fā)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(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速都不超過200r/min，而戴姆勒的汽油機轉(zhuǎn)速一躍為800—1000r/min。它的特點是功率大，質(zhì)量輕、體積小、轉(zhuǎn)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(xiàn)在仍在使用的點火裝置和水冷式冷卻器。

到十九世紀末，主要的集中活塞式內(nèi)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(nèi)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(fā)展歷史中，有兩個重要的發(fā)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(fā)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(fā)動機研制中的應用，這兩個發(fā)展趨勢至今都方興未艾

首先我們來看一下汽油機在本世紀的發(fā)展歷程。在汽車和飛機工業(yè)的推動下汽油機取得了長足的發(fā)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(fā)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?shù)囊?，以提高功率和比功率為主。采取的主要技術措施是提高轉(zhuǎn)速、增加缸數(shù)和改進相應輔助裝置。這個時期內(nèi)，轉(zhuǎn)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。

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(fā)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(jié)構(gòu)，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%。

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。

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(fā)展已近極致。它的結(jié)構(gòu)越來越緊湊，轉(zhuǎn)速越來越高。其技術現(xiàn)狀為：缸內(nèi)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(fā)動機管理；廢氣在循環(huán)及三元催化等排氣凈化技術等。其集中體現(xiàn)在近年來研制成功并投產(chǎn)的缸內(nèi)直噴分層充氣稀燃汽油機（GDI）。

但是隨著70年代開始的電子技術在發(fā)動機上的應用，為內(nèi)燃機技術的改進提供了條件,使內(nèi)燃機基本上滿足了目前世界各國有關排放、節(jié)能、可靠性和舒適性等方面的要求。內(nèi)燃機電子控制現(xiàn)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。

同樣內(nèi)燃機電子控制技術的發(fā)展也大致可分為四個階段：

1、內(nèi)燃機零部件或局部系統(tǒng)的單獨控制,如電子油泵、電子點火裝置等。

2、內(nèi)燃機單一系統(tǒng)或幾個相關系統(tǒng)的獨立控制,如燃油供給系統(tǒng)控制、最佳空燃比控制等。

3、整臺內(nèi)燃機的統(tǒng)一智能化控制,如內(nèi)燃機電子控制系統(tǒng)。

4、裝置與內(nèi)燃機動力的集中電子控制,如汽車、船舶、發(fā)電機組的集中電子控制系統(tǒng)。

電子控制系統(tǒng)一般由傳感器、執(zhí)行器和控制器三部分組成。由此構(gòu)成各種不同功能、不同用途的控制系統(tǒng)。。其主要目標是保持發(fā)動機各運行參數(shù)的最佳值，以求得發(fā)動機功率、燃油耗和排放性能的最佳平衡，并監(jiān)視運行工況。如Caterpillar公司的3406PEPC系統(tǒng)是在3406柴油機上采用可變程序的發(fā)動機控制系統(tǒng)，具有電子調(diào)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(chǎn)的DB型分配泵改為電子控制噴油泵，稱為PFP系統(tǒng)，采用步進電機作為執(zhí)行元件來控制噴油量和噴油定時

柴油機——內(nèi)燃機家族的另一個明星

柴油機幾乎是與汽油機同時發(fā)展起來的，它們具有許多相同點。所以柴油機的發(fā)展也與汽油機有許多相似之處，可以說在整個內(nèi)燃機的發(fā)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(nèi)燃機，即柴油機。

柴油機的高壓縮比帶來眾多的優(yōu)點：

1、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。

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(xiàn)代優(yōu)秀的發(fā)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(nèi)燃機。

3、柴油機因為壓縮比高,發(fā)動機結(jié)實,故經(jīng)久耐用、壽命長。

同時高壓縮比也帶來了缺點:

1、柴油機的結(jié)構(gòu)笨重。通常柴油的單位功率質(zhì)量約為汽油機的1.5～3倍。柴油機壓縮比高,爆發(fā)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(jié)實的結(jié)構(gòu)。所以柴油機最初只是作為一種固定式發(fā)動機使用。

2、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(fā)動機的摩擦損失比汽油機大。這種摩擦損失與轉(zhuǎn)速成正比,不能期望通過增加轉(zhuǎn)速來提高功率。轉(zhuǎn)速最高的汽油機每分鐘可運轉(zhuǎn)10000次以上(如賽車發(fā)動機),而柴油機的最高轉(zhuǎn)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(xiàn)為:優(yōu)良的燃燒系統(tǒng)；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(huán)和氧化催化器；降低噪聲的雙彈簧噴油器；全電子發(fā)動機管理等,集中體現(xiàn)在以采用電控共軌式燃油噴射系統(tǒng)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(chǎn)共軌式電控噴油系統(tǒng)的主要公司。

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(fā)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(zhàn)的影響，增壓技術為能迅速普及，直到大戰(zhàn)結(jié)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(chǎn)品提供市場。

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(fā)展階段。其后20多年間，增壓技術得到了迅速的發(fā)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(fā)展了兩級增壓和超高增壓系統(tǒng)，相對于50年代初期剛采用增壓技術的發(fā)動機技術水平，30年來有了驚人的發(fā)展。

進入80年代，仍保持這種發(fā)展勢頭。進排氣系統(tǒng)的優(yōu)化設計，提高充氣效率，充分利用廢氣能量，出現(xiàn)諧振進氣系統(tǒng)和MPC增壓系統(tǒng)?？勺兘孛鏈u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(tǒng)，壓力比可達10以上，而發(fā)動機的壓縮比可降至6以下，發(fā)動機的功率輸出可提高2—3倍。進一步發(fā)展到與動力渦輪復合式二級渦輪增壓系統(tǒng)。由此可見，高增壓、超高增壓的效果是可觀的，將發(fā)動機的性能提高到了一個嶄新的水平。

轉(zhuǎn)動式內(nèi)燃機

在蒸汽機的發(fā)展歷史中有從往復活塞式蒸汽機到蒸汽輪機的演化。這一點,對內(nèi)燃機的發(fā)展大有啟發(fā)的。往復式內(nèi)燃機運動要通過曲軸連桿機構(gòu)或凸輪機構(gòu)、擺盤機構(gòu)、搖臂機構(gòu)等,轉(zhuǎn)換為功率輸出軸的轉(zhuǎn)動，這樣不僅使機構(gòu)復雜，而且由于轉(zhuǎn)動機構(gòu)的摩擦損耗,還會降低機械效率。另外由于活塞組的往復運動造成曲柄連桿機構(gòu)的往復慣性力,這個慣性力與轉(zhuǎn)速的平方成正比。隨轉(zhuǎn)速的提高，軸承上的慣性負荷顯著增加，并由于慣性力的不平衡而產(chǎn)生強烈的振動。此外，往復式內(nèi)燃機還有一套復雜的氣門控制機構(gòu)。于是人們設想:既然工具機的運動形式大部分都是軸的轉(zhuǎn)動，能否效法從往復活塞式蒸汽機到蒸汽輪機的路子，使熱能直接轉(zhuǎn)化為軸的轉(zhuǎn)動呢？于是人們開始了在這一領域的探索。

燃氣輪機

1873年布拉頓(GeorgeBrayton)制造了一種定壓燃燒的發(fā)動機。該機能提供使燃氣完全膨脹到大氣壓所發(fā)出的功率。20世紀初法國的阿曼卡(BeneArmangaud)等成功地應用布拉頓循環(huán)原理制成燃氣輪機。但是，因當時條件限制,熱效率很低未能得到發(fā)展。

到30年代,由于空氣動力學及耐高溫合金材料和冷卻系統(tǒng)的進展,為燃氣輪機進入實用創(chuàng)造了條件。燃氣輪機雖然是內(nèi)燃機,但它沒有像往復式內(nèi)燃機那樣必須在封閉的空間里和限定的時間內(nèi)燃燒的限制，所以不會發(fā)生像汽油機那樣令人擔心的爆震，也很少像柴油機那樣受摩擦損失的限制；且燃料燃燒所產(chǎn)生的氣體直接推動葉輪轉(zhuǎn)動，故它的結(jié)構(gòu)簡單(與活塞式內(nèi)燃機相比，其部件僅為它的1/6左右)、質(zhì)量輕、體積小、運行費用省，且易于采用多種燃料，也較少發(fā)生故障。雖然燃氣輪機目前尚存在一些缺點：壽命短、需要高級耐熱鋼材和成本高及排污(主要是NOx)較嚴重等，致使至今燃氣輪機的應用仍局限于飛機、船舶、發(fā)電廠和機車，但是由于布拉頓循環(huán)的優(yōu)越性和燃氣輪機對燃油的限制少及上述的其它優(yōu)點,使得它仍為現(xiàn)在和將來人們致力研究的動力技術之一。若突破渦輪入口溫度，大大提高熱效率，且克服其它缺點，燃氣輪機有望取代汽、柴油機。

旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動機

一直以來人們都在致力于建造旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機，其目標是避免往復式發(fā)動機固有的復雜性。在1910年以前，人們曾提出過2000多個旋轉(zhuǎn)發(fā)動機的方案。20世紀初，又有許多人提出不同的方案，但大多因結(jié)構(gòu)復雜或無法解決氣缸密封問題而不能實現(xiàn)。直到1954年，德國人汪克爾(FelixWankel)經(jīng)長期研究，突破了氣缸密封這一關鍵技術，才使具有長短幅圓外旋輪線缸體的三角旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動機首次運轉(zhuǎn)成功。轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈可以實現(xiàn)進氣、壓縮、燃燒膨脹和排氣過程，按奧托循環(huán)運轉(zhuǎn)。1962年三角轉(zhuǎn)子發(fā)動機作為船用動力，到80年代日本東洋工業(yè)公司把它用于汽車引擎。

轉(zhuǎn)子發(fā)動機有一系列的優(yōu)點：

1、它取消了曲柄連桿機構(gòu)、氣門機構(gòu)等，得以實現(xiàn)高速化。

2、質(zhì)量輕(比往復式內(nèi)燃機質(zhì)量下降1/2到1/3)、結(jié)構(gòu)和操作簡單(零件數(shù)量比往復式少40%，體積減少50%)。

3、在排氣污染方面也有所改善，如NOx產(chǎn)生較少。

但轉(zhuǎn)子發(fā)動機也存在著嚴重的不足之處：

1、.這種結(jié)構(gòu)的密封性能較差，至今只能作為壓縮比低的汽油機使用。

2、由于高速帶來了扭矩低，組織經(jīng)濟的燃燒過程困難。

3、壽命短、可靠性低以及加工長短軸旋輪線的專用機床構(gòu)造復雜等。

內(nèi)燃機的發(fā)展趨勢

內(nèi)燃機的發(fā)明，至今已有100多年的歷史。如果把蒸汽機的發(fā)明認為是第一次動力革命,那么內(nèi)燃機的問世當之無愧是第二次動力革命。因為它不僅是動力史上的一次大飛躍，而且其應用范圍之廣、數(shù)量之多也是當今任何一種別的動力機械無與倫比的。隨著科技的發(fā)展,內(nèi)燃機在經(jīng)濟性、動力性、可靠性等諸多方面取得了驚人的進步，為人類做出了巨大貢獻。蒸汽機從初創(chuàng)到完成花去了一個世紀的時間，從完成到極盛又走了一個世紀，從極盛到衰落大約也是一個世紀。內(nèi)燃機的發(fā)明也經(jīng)歷了一個世紀的歷程，從那時起，人類又前進了一個世紀，可以說如今內(nèi)燃機已進入了極盛時期。在世紀之交的今天，我們關注內(nèi)燃機的未來，人們在拭目以待的同時，更希望內(nèi)燃機能在新的世紀再創(chuàng)輝煌的業(yè)績。這里我將向大家展示新世紀里內(nèi)燃機的發(fā)展趨勢。

內(nèi)燃機增壓技術

從內(nèi)燃機重要參數(shù)(壓力、溫度、轉(zhuǎn)速)的發(fā)展規(guī)律來看，可以發(fā)現(xiàn)這三個參數(shù)在1900年以前隨著年代的推移提高得很快。而在1900年以后，尤其是1950年以后，溫度、轉(zhuǎn)速提高變慢，而平均有效壓力隨著年代的增加仍直線上升。實踐證明：提高平均有效壓力可以大幅度地提高效率，減輕質(zhì)量。而提高平均有效壓力的技術就是提高增壓度。如柴油機增壓可大幅度地縮小柴油機進氣管尺寸，并使氣缸有足夠大的充氣效率用于提高柴油機的功率，使之能在一個寬廣的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)既提高功率又有大的扭矩。一臺增壓中冷柴油機可以使功率成倍提高，而造價僅提高15%～30%，即每馬力造價可平均降低40%。所以增壓、高增壓、超高增壓是當前內(nèi)燃機重要的發(fā)展方向之一。但是這只是問題的一個方面，另一個方面發(fā)動機強化和超強化會給零部件帶來過大的機械負荷和熱負荷，特別是熱負荷問題已成為發(fā)動機進一步強化的限制；再就是單級高效率、高壓比壓氣機也限制了增壓技術的進一步發(fā)展，因此，不是增壓度越高越好的。

內(nèi)燃機電子控制技術

內(nèi)燃機電子控制技術產(chǎn)生于20世紀60年代后期,通過70年代的發(fā)展,80年代趨于成熟。隨著電子技術的進一步發(fā)展,內(nèi)燃機電子控制技術將會承擔更加重要的任務,其控制面會更寬,控制精度會更高,智能化水平也會更高。諸如燃燒室容積和形狀變化的控制、壓縮比變化控制、工作狀態(tài)的機械磨損檢測控制等較大難度的內(nèi)燃機控制將成為現(xiàn)實并得到廣泛應用。內(nèi)燃機電子控制是由單獨控制向綜合、集中控制方向發(fā)展,是由控制的低效率及低精度向控制的高效率及高精度發(fā)展的。隨著人類進入電子時代,21世紀的內(nèi)燃機也將步入“內(nèi)燃機電子時代”,其發(fā)展情況將與高速發(fā)展的電子技術相適應。內(nèi)燃機電子控制技術是內(nèi)燃機適應社會發(fā)展需求的主要技術依托,也是內(nèi)燃機保持21世紀輝煌的重要影響因素。

內(nèi)燃機材料技術

內(nèi)燃機使用的傳統(tǒng)材料是鋼、鑄鐵和有色金屬及其合金。在內(nèi)燃機發(fā)展過程中，人們不斷對其經(jīng)濟性、動力性、排放等提出了更高的要求，從而對內(nèi)燃機材料的要求相應提高。根據(jù)內(nèi)燃機今后的發(fā)展目標，對內(nèi)燃機材料的要求主要集中在絕熱性、耐熱性、耐磨性、減摩性、耐腐蝕性及熱膨脹小、質(zhì)量輕等方面。要促進內(nèi)燃機材料的發(fā)展,除采用改變材料化學成分與含量來達到零部件所要求的物理、機械性能這一常規(guī)方法外，也可采用表面強化工藝來使材料達到所需的要求，但內(nèi)燃機材料的發(fā)展更需要我們?nèi)ラ_發(fā)適應不同工作狀態(tài)的新材料。與內(nèi)燃機傳統(tǒng)材料相比，陶瓷材料具有無可比擬的絕熱性和耐熱性，陶瓷材料和工程塑料(如纖維增強塑料)具有比傳統(tǒng)材料優(yōu)越的減摩性、耐磨性和耐腐蝕性,其比重與鋁合金不相上下而比鋼和鑄鐵輕得多。因此,陶瓷材料(高性能陶瓷)憑借其優(yōu)良的綜合性能，可用在許多內(nèi)燃機零件上，如噴油點火零件、燃燒室、活塞頂?shù)龋裟芸朔嘈?、成本等方面的弱點，在新世紀里將會得到廣泛應用。工程塑料也可用于許多內(nèi)燃機零件，如內(nèi)燃機上的各種罩蓋、活塞裙部、正時齒輪、推桿等，隨著工藝水平的提高及價格的降低,未來工程塑料在內(nèi)燃機上的應用將會與日俱增。綜合內(nèi)燃機的各種材料，為揚長避短，在新材料的基礎上又開發(fā)出了以金屬、塑料或陶瓷為基材的各種復合材料,并開始在內(nèi)燃機上逐漸推廣使用。

展望新世紀，在今后一段時期內(nèi)，鋼、鑄鐵和有色金屬及其合金，仍將是內(nèi)燃機的主要材料。各種表面強化工藝將更加先進，并得到廣泛應用。以金屬、塑料、陶瓷為基材的各種復合材料將在10年之后進入驚人的高速推廣時期，新材料在內(nèi)燃機上的使用也將同時加速。

內(nèi)燃機制造技術

內(nèi)燃機的發(fā)展水平取決于其零部件的發(fā)展水平，而內(nèi)燃機零部件的發(fā)展水平，是由生產(chǎn)制造技術等因素來決定的。也就是說，內(nèi)燃機零部件的制造技術水平，對主機的性能、壽命及可靠性有決定性的影響。同樣制造技術與設備的關系也是密不可分的，每當新一代設備或工藝材料研制成功，都會給制造技術的革新帶來突破性的進展。進入新世紀后，科學技術的發(fā)展會異常迅猛,新設備的研制周期將越來越短，因此新世紀內(nèi)燃機制造技術必將形成迅速發(fā)展的局面。

由于鑄造技術水平的提高，氣沖造型、靜壓造型、樹脂自硬砂造型制芯、消失模鑄造，使內(nèi)燃機鑄造的主要零件如機體、缸蓋可以制成形狀復雜曲面及箱型結(jié)構(gòu)的薄壁鑄件。這不僅在很大程度上提高了機體剛度,降低了噪聲輻射，而且使內(nèi)燃機達到輕量化。由于象噴涂、重熔、燒結(jié)、堆焊、電化學加工、激光加工等局部表面強化技術的進步，使材料功能得到完善的發(fā)揮；由于設備水平提高，加工制造技術向高精度、高效率、自動化方向發(fā)展，帶動了內(nèi)燃機零部件生產(chǎn)向高集中化程度發(fā)展。另一方面，柔性制造技術的推廣，使內(nèi)燃機產(chǎn)品更新?lián)Q代具有更大的靈活性和適應性。多品種小批量生產(chǎn)的柔性制造系統(tǒng)引起了內(nèi)燃機制造商們的廣泛認同，也順應了生產(chǎn)技術發(fā)展及市場形勢的變化。電子技術及計算機在設計、制造、試驗、檢測、工藝過程控制上的應用,推動了行業(yè)的技術進步，提高了內(nèi)燃機的產(chǎn)品質(zhì)量。新材料的發(fā)展也推動了內(nèi)燃機零部件生產(chǎn)工藝的變革，特別是工程塑料、陶瓷材料及復合材料在內(nèi)燃機上的運用，有力地促進了內(nèi)燃機制造技術的發(fā)展。隨著內(nèi)燃機電控技術的發(fā)展，電控系統(tǒng)三大組成部分(傳感器、執(zhí)行器、控制單元)將成為內(nèi)燃機零部件行業(yè)的重要分支，同時向傳統(tǒng)的內(nèi)燃機制造業(yè)提出了新的課題。

由此我們可以推斷:在21世紀,內(nèi)燃機制造技術將向高精度、多元化方面飛速發(fā)展。它的發(fā)展速度和方向不僅關系到內(nèi)燃機的質(zhì)量,還直接對內(nèi)燃機的未來產(chǎn)生重大影響。就其產(chǎn)品技術進步快慢而言,汽車內(nèi)燃機發(fā)展最快,其次是機車、船舶、發(fā)電機組、工程機械、農(nóng)業(yè)機械等。

內(nèi)燃機代用燃料

由于世界石油危機和發(fā)動機尾氣對環(huán)境的污染日益嚴重，內(nèi)燃機技術的研究轉(zhuǎn)向高效節(jié)能及開發(fā)利用潔凈的代用燃料。以汽油機和柴油機為基礎進行改造或重新設計，開發(fā)以天然氣、液化石油氣和氫氣等為燃料的氣體發(fā)動機為目前和今后一段時間內(nèi)內(nèi)燃機技術的重點之一。其中氣體發(fā)動機的功率恢復技術和氫氣發(fā)動機的燃燒控制等是其中的重中之重。

綜述

內(nèi)燃機在應用中不斷發(fā)展，各種內(nèi)燃機彼此相互競爭，相互滲透，相互綜合，從中演化出各種新的混合式發(fā)動機。如燃氣輪機的發(fā)明和發(fā)展一方面對柴油機形成競爭，另一方面也補充了柴油機，使柴油機廢氣渦輪增壓得到完善，反過來增強了柴油機的競爭能力。燃氣輪機本來也是蒸汽輪機的競爭對手，但人們把燃氣輪機和蒸汽輪機這兩種按不同熱力循環(huán)工作的熱機聯(lián)合在一起，構(gòu)成一種嶄新的高效循環(huán):燃氣——蒸汽輪機聯(lián)合循環(huán)。熱力學第二定律告訴我們，要提高熱效率，應盡可能提高熱機的加熱溫度和降低排熱溫度。蒸汽機的排熱溫度較低(約300K)，但由于水蒸氣本身特性和設備條件的限制，其加熱溫度不可能太高，目前穩(wěn)定在800～900K以下。隨著冶金和冷卻技術的發(fā)展，燃氣輪機的加熱溫度一直在上升，目前已達1300～1500K左右；但其排熱溫度卻不能太低，一般為700～800K，甚至更高。所以這兩種熱機目前的實際熱效率都未超過40%。燃氣——蒸汽聯(lián)合循環(huán)，將燃氣輪機的排氣送進余熱鍋爐生產(chǎn)蒸氣，供蒸汽輪機利用。聯(lián)合循環(huán)可以同時取得燃氣輪機加熱溫度高和蒸汽輪機排熱溫度低的雙重優(yōu)點。目前此聯(lián)合循環(huán)機組最高熱效率已達47%以上。如果把它作為熱電并供機組使用，其燃料利用率可達80%左右。

混合動力的意義越來越廣，如電動馬達加汽油機或柴油機，以應用各自的優(yōu)點，屏蔽各自的缺點。而日產(chǎn)汽車工業(yè)公司則把高性能的發(fā)電機兼電動機裝入柴油機飛輪的位置,成功地研制出名符其實的混合式發(fā)動機，即成功地開發(fā)了使兩種原理同時作用的原動機(HIMR發(fā)動機)?；旌鲜桨l(fā)動機是未來動力技術的熱點之一，它極有望成為既不損害人類已獲得的方便，又能保持美好環(huán)境的機械。

內(nèi)燃機的發(fā)展史表明，具有本質(zhì)上優(yōu)越性的新技術，是富有生命力的新生事物，必有廣闊的發(fā)展前途。第一臺實用內(nèi)燃機熱效率只有4%，而當時蒸汽機的熱效率已達8%～10%；但內(nèi)燃機“內(nèi)燃”本質(zhì)上的優(yōu)越性決定了它很快地就超過了蒸汽機。

綜上所述,21世紀的內(nèi)燃機將面臨來自各方面的挑戰(zhàn),它將義無返顧地朝著節(jié)約能源、燃料多樣化、提高功率、延長壽命、提高可靠性、降低排放和噪聲、減輕質(zhì)量、縮小體積、降低成本、簡化維護保養(yǎng)等方向迅猛發(fā)展。在21世紀,天然氣、醇類、植物油及氫等代用燃料將為內(nèi)燃機增添新的活力,而內(nèi)燃機電子控制技術在提高品質(zhì)的同時也延長了內(nèi)燃機行業(yè)的“生命”。新材料、新工藝的技術革命,為21世紀內(nèi)燃機的發(fā)展產(chǎn)生了新的推動力。21世紀的內(nèi)燃機,將在造福人類的同時不斷彌補自身缺陷,以盡可能完美的形象為人類作出新的貢獻

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