武漢理工大學(xué),汽車學(xué)院,發(fā)動機(jī)原理A,1-1內(nèi)燃機(jī)發(fā)展簡史,顏教授

1、內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展簡史武漢理工大學(xué) 汽車工程學(xué)院顏伏伍n 熱機(jī)：就是將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的機(jī)器，分為外燃機(jī)和內(nèi)燃機(jī)n 外燃機(jī)：利用燃料燃燒加熱循環(huán)工質(zhì)（如蒸汽機(jī)將鍋爐里的水加熱產(chǎn)生的高溫高壓水蒸氣輸送到機(jī)器內(nèi)部），使熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的一種熱機(jī)，如蒸汽機(jī)、汽輪機(jī)、斯特林發(fā)動機(jī)n 內(nèi)燃機(jī)：是燃料在機(jī)器內(nèi)部燃燒而將能量釋放做功的，它的工質(zhì)在燃燒前是燃料與空氣的混合氣，在燃燒后則是燃燒產(chǎn)物，主要有點燃式發(fā)動機(jī)（如汽油機(jī)）和壓燃式發(fā)動機(jī)（如柴油機(jī)）。燃?xì)廨啓C(jī)屬于內(nèi)燃機(jī)的一種，不在本書討論范圍基本概念1基本概念2蒸汽機(jī)汽輪機(jī)斯特林發(fā)動機(jī)基本概念3燃?xì)廨啓C(jī)旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機(jī)往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)發(fā)展簡史第一

2、階段：發(fā)明，18601900第二階段：完善，19001940第三階段：發(fā)展，1940現(xiàn)在n1860年，萊伊諾爾（J.J.E. Lenior），發(fā)明了大氣壓力式內(nèi)燃機(jī)：活塞上半行程吸入煤氣與空氣點燃下半行程推動活塞，活塞上行排氣，熱效率5%n1867年，奧托和浪琴，發(fā)明了改進(jìn)的大氣壓力式內(nèi)燃機(jī)：排氣行程增加一個自由活塞和齒條機(jī)構(gòu)，其動量使氣缸內(nèi)形成真空，然后大氣壓力推進(jìn)活塞內(nèi)行，能量利用率提高， 熱效率提高到11%第一階段：發(fā)明改進(jìn)n1876年，奧托（Nicolaus A. Otto），發(fā)明四沖程點燃式內(nèi)燃機(jī)，熱效率14%，質(zhì)量減小70%n1890年，克拉克（Dugald Clerk）、羅伯遜（

3、James Robson）、奔馳（Karl Benz），二沖程內(nèi)燃機(jī)n1892年，狄塞爾（Rudolf Diesel），發(fā)明四沖程壓燃式內(nèi)燃機(jī)，壓縮終了噴入燃料，利用壓縮高溫點燃，由于更大的壓縮比和膨脹比，沒有爆燃，熱效率比當(dāng)時其他內(nèi)燃機(jī)高一倍n各國學(xué)者提出了各種回轉(zhuǎn)式內(nèi)燃機(jī)方案，1957年，汪克爾（F. Wankel）發(fā)明了三角轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)第一階段：發(fā)明n最早內(nèi)燃機(jī)燃料采用煤氣，1900年之后，原油中的輕餾分汽油成為商品，化油器出現(xiàn)n1905年前，為避免爆燃，壓縮比小于4n19071915，汽油需求量增加了5倍，伯爾頓（William Burton）發(fā)明了重油加熱裂解成為輕餾分油技術(shù)；裂解汽油

4、沸點高，啟動困難，1912年，發(fā)明了啟動電機(jī)n第一次世界大戰(zhàn)后，對爆燃有了更深的理解，通用汽車公司發(fā)現(xiàn)四乙鉛具有抗爆作用，1923年美國將四乙鉛作為添加劑，使發(fā)動機(jī)壓縮比提高；之后發(fā)明了催化裂解法，汽油產(chǎn)量提高，抗爆性改善n1902年，雷諾（Louis Renault）提出增加缸內(nèi)壓力的發(fā)明專利，1907年產(chǎn)業(yè)化機(jī)械增壓；1915年波希（Alfred Buchi）提出渦輪增壓方案第二階段：完善環(huán)境保護(hù)的要求促進(jìn)了內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的發(fā)展n20世紀(jì)40年代美國洛杉磯出現(xiàn)了由汽車引起的光化學(xué)煙霧事件，1952年史密特（A.J.Haagen Smit）闡明了光化學(xué)煙霧是日照下氮氧化物和碳?xì)浠衔锇l(fā)生化學(xué)反應(yīng)

5、產(chǎn)生，美國加州首先建立了汽車排放標(biāo)準(zhǔn)n20世紀(jì)60年代之后，美國、歐洲、日本等建立了汽車排放標(biāo)準(zhǔn)，推進(jìn)了汽油噴射、三元催化轉(zhuǎn)化器、無鉛汽油的應(yīng)用n內(nèi)燃機(jī)也是環(huán)境噪聲的主要來源，20世紀(jì)70年代末，國際上開始制定車輛噪聲法規(guī)n排放法規(guī)和噪聲法規(guī)分階段不斷嚴(yán)格，促進(jìn)了內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，近年來，EGR、DOC、POC、SCR、DPF等技術(shù)出現(xiàn)并使用第三階段：發(fā)展石油資源的有限性，對經(jīng)濟(jì)性的要求促進(jìn)了內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的發(fā)展n燃料：天然氣（CNG、LNG)、液化石油氣（LPG）、甲醇、乙醇、合成汽油、合成柴油、生物燃油、二甲醚等研究和應(yīng)用n燃燒：缸內(nèi)直噴式汽油機(jī)（GDI ）、共軌噴射式柴油機(jī)（Common Rail）、 均質(zhì)混合氣壓縮燃燒（HCCI）的研究與應(yīng)用n新型動力系統(tǒng)：混合動力汽車、純電動汽車、燃料電池電動汽車的研究與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用第三階段：發(fā)