第一章 历史概述

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1、第一章历史概述最初蒸汽机昂贵而复杂，操作严格，往往大公司才能负担得起。所以，最早的内燃机（汽油动力的固定发动机，用来驱动各种机器）是为了满足无力负担蒸汽机的手艺业者或小商人的动力需求。1876年，Otto根据法国人BeaudeRochas的专利制作出四冲程发动机。英国工程师DougaldClerk“去掉”四冲程发动机的换气冲程，做出了二冲程发动机。1886年，KarlBenz与GottliebDaimler同时（且独立）开发出轻且高速的发动机，从此现代汽油机开始蓬勃发展。之后，飞艇与飞机用的类似发动机也出现了。RudolfDiesel的“理性热机rationalheatengine”在

2、1893-1897年间开始用于固定场合，数十年后柴油机才上路。内燃机的基础设计借鉴自蒸汽机——曲轴传动控制了热动力学过程的次序；首先将蒸汽压力转化为摆动，再转化为旋转运动。19世纪末，蒸汽机水平的高度发展，为发动机提供了基础。汽车零部件铸造、锻造以及精加工水平的提高也是蒸汽机发展的结果。JohnRamsbottom在1854年发明的整体式自张紧活塞环的出现，使得内燃机燃烧室内高工作压力得以维持。活塞环，因此同发动机轴承及其润滑一样，是保证发动机工作的重要前提。发动机早期研发的难题之一是centralenginefunctions。早期发动机最难的问题就是点火。火焰点火（Otto）和无控

3、制glowtube点火（Maybach、Daimler）在发动机开发遇到的问题只有电子点火出现后才得以解决。这些点火方法包括，snapperignition（Otto），vibratorignition（Benz），带接触断开火花的Bosch磁力低压点火（magneticlow-voltageignitionwithbreaking-contactspark），最后还有高压磁力点火（Bosch）。其次，混合气形成的的质量与数量必须提高。Wick-surface和brushcarburetors只能使汽油中的低沸点成分（最终沸点约100℃）得到利用。能够利用的燃油粒子不能同时蒸发，引起了

4、另外的问题。在WilhelmMaybach的喷嘴式化油器（nozzlecarburetor）中，燃油被雾化，不再“蒸发”，更大程度上有效利用汽油（最终沸点约在200℃）。可用燃料的范围也大大拓宽了。尤其是，任何量的混合物都可以形成（进一步提升性能与功率的前提）。Krebs、Claudel(Zenith)还有Mensson和Goudard（Solex）的带自动辅助空气控制的化油器（carburetorwithautomaticauxiliaryaircontrol）提升了发动机的工作性能，并降低了油耗。随着功率提升，更多的热量分配到冷却液。然而，简单的蒸发冷却被证明是功率限制因素。当时冷

5、却系统的散热能力太低。为了有效工作，车上需要贮备（并输送）大量的水。在自然水循环的条件下，关键部件得不到足够与可靠的冷却，这会引起其他问题。WilhelmMaybach的蜂窝冷却器（honeycombcooler）强化对空气的热传导，提供了完全可行的解决方案。一旦这些基本问题解决，并应用到车用发动机上后，汽车工业急速发展。发动机的进步促进了车辆的进步。越来越多的公司同时生产汽车和发动机。为了提高功率和运转平顺性，气缸数增加了，从单缸到双缸，然后四缸，比如Mercedes的Simplex发动机。将燃烧室分成若干缸，使更高转速，更好利用燃烧室，更高比功specificwork（平均有效压力

6、）等等，成为可能。汽车和发动机工业也在其他国家起步了（法国、意大利、英格兰，后来是美国）。发动机最初是德国设计，不久生产商开始创造各自的设计。飞机的发展促进了发动机技术的进步，车用发动机从中获益良多。飞机发动机经验得到共享，所以车用发动机避免了前者开发过程中的许多错误。不管如何，各种动力系统（包括技术成熟的蒸汽机）之间存在着竞争。蒸汽机适宜于做道路交通动力，因为蒸汽机可以自行启动，其弹性工作区性负荷车辆牵引力需求，并且运转平顺。电动系统有更大的优势，但是很快它的缺陷也显现出来。随着发动机功率提高，转速和重量也提高了。接下来的问题是，使发动机的各种功能，如混合气形成，点火正时，润滑和冷却

7、满足道路运行需要。复杂的技术系统必须易于操纵，即便是对于那些未曾训练的人员（即，车主）。燃油耗和机油耗要降低，后者不仅是出于成本原因，还因为燃烧的机油排放后是公害。这些需求、不足、经验还有新发现衍生出相似部件但不同的发动机设计。W型，辐射型（radial-type），单轴往复活塞型和转子发动机（rotarypistonengine）都用到了车辆上。标准设计是四缸、六缸和八缸直列发动机，八缸、十二缸甚至十六缸的V型发动机也出现了。当时“典型”的发