内燃机发展史简介(内燃机的详细历史)
内燃机的发展有150多年的悠久历史,内燃机是汽车工业和人类历史上具有里程碑意义的发明。
从公路上的汽车和摩托车到空中的飞机和海上的船只,内燃机几乎所有车辆的心脏。这种发动机是老式蒸汽机或外燃式发动机的继承者。然而,这款发动机无疑比它的前代发动机效率高得多。
蒸汽机和内燃机之间的根本区别在于,内燃机中的燃料通过反复点火在内部燃烧,产生的气体推动活塞。而蒸汽机中,燃料在外部燃烧,产生的热量使工作流体(例如水)蒸发,工作流体进一步膨胀并作用于发动机,以产生运动和可用功。内燃机的发展有150多年的悠久历史,几个伟大的思想促成了内燃机发展到今天的水平。
1860年以前的发明1860年是内燃机历史上的基准年,因为在这一年,艾蒂安·莱诺瓦开发了第一台商业上成功的内燃机。然而,在此之前,许多工程师和科学家进行了几次有希望的尝试。
大约在勒诺瓦之前50年,法国工程师尼塞佩尔·尼普塞和克劳德·尼普塞制造了一种内燃机,其燃料是苔藓、煤尘和树脂的混合物。他们将其命名为“Pyréolophore”,这台发动机获得了拿破仑·波拿巴的专利。这台发动机之后不久,弗朗索瓦·伊萨克·德·里瓦兹(Francois Issac De Rivaz)发明了一台氢氧动力内燃机,使用了电火花作为点火装置。里瓦兹的研究较为深入,把他的发动机安装在一辆马车上,这辆马车成为世界上第一辆内燃机汽车。
几年后,1823年,塞缪尔·布朗获得了第一台可用于工业生产的内燃机专利,它也被称为“气体真空发动机”,使用大气压工作。他展示了它在驾驶马车和船只方面的效率,1930年,这台发动机成功地将英格兰克罗伊登运河的水抽到了上游。
这些发明引起了几位创新者的兴趣,在接下来的几年里,出现了一些独特的发展。1826年,美国的塞缪尔·莫雷(Samuel Morey)开发了一种带有化油器的无压缩气体或蒸汽发动机。1833年,英国的莱缪尔·韦尔曼·赖特(Lemuel Wellman Wright)再次发明了一种带有水套气缸的台式双作用燃气发动机。威廉·巴内特的发动机于1838年开发,被认为是第一台采用气缸压缩的发动机。
1860及以后:从二冲程发动机到四冲程发动机在接下来的几年里,发生了一些其他的发展,但1860年,简-约瑟夫·埃蒂安·莱诺瓦(Jean-Josef Etienne Lenoir)取得了重大突破。他发明了一种燃气内燃机,被认为是第一种功能性内燃机。
1863年,莱诺瓦将这种发动机安装在一辆车上,并将其命名为“Hippomobile”。他驾驶这辆车从巴黎到若昂维尔-勒庞(Joinville le Pont)行驶了九公里,然后又回来。他使用松节油衍生物作为燃料,因此,它是第一辆装有液体燃料内燃机的汽车。然而,莱诺瓦的Hippomobile无法满足速度的需求。它的二冲程发动机只能产生100转/分的转速,平均速度为每小时6公里。
虽然莱诺瓦的发动机在汽车工业中并不十分成功,但其尺寸和重量的减小给许多人留下了深刻印象。之后,德国工程师尼古拉斯·奥古斯特·奥托(Nicolaus August Otto)承担了使这种发动机更高效的任务。他开始探索乙醇作为燃料的潜力,并安装四冲程发动机以提高发动机效率。
经过十二年的严格实验和多次失败后,1872年,奥托成功地根据阿尔方斯·博·德·罗查斯的原理开发了一款功能强大的四冲程发动机,并确立了进气、压缩、燃烧和排气的原理。迄今为止,汽车和摩托车中的所有内燃机都按照奥托所述的原理工作。
19世纪80年代:发动机成为车辆的理想选择奥托的发动机及其开发无疑比勒诺瓦的更强大,然而,它的重量成了汽车关注的问题。它们在工厂工作得很好,但不是最适合车辆的。戈特利布·戴姆勒(Gottlieb Daimler)和威廉·迈巴赫(Wilhelm Maybach)随后承担了优化这台发动机的任务。,他们俩从1881年开始进行自己的实验,以开发小型、快速、能够为陆地和水上车辆提供动力的发动机。
他们的第一次成功是在1883年,当时他们开发了一种带有热管点火的汽油燃气发动机,每分钟650转就能产生1马力。它体积小,相对较轻,非常适合用于车辆。两人进一步提高了能力,从而开发了摩托车的前身,他们将其命名为“Retiwagen”。
1886年,他们在一辆四轮马车上安装了一台名为“祖父时钟”的发动机,1889年,他们创造了第一辆搭载1.5马力电动机的完全自行式汽车。到1900年,戴姆勒和迈巴赫将汽车发动机的功率提高到35马力,最高速度可达90公里/小时。
继这些开创性的发明之后,许多汽车公司的成立在其中发挥了重要作用。当世界经历了两次毁灭性的战争时,汽车的性能要求发生了彻底的变化。这大大促进了陆地、水上和空中发动机的发明和发展。之后,人们对汽车的看法发生了变化,人们开始购买更多的汽车,从而产生了几项创新,使内燃机成为今天的样子。
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