发动机的历史与发展.ppt

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1、发动机的历史与发展BEIJINGINSTITUTEOFTECHNOLOGY内燃机基本结构、概念回顾何谓内燃机？内燃机基本结构、原理回顾一个重要参数：压缩比ε讲解内容一发动机的诞生二军用动力与近代史三内燃机行业前途问题一发动机的诞生惠更斯绘制的发动机设计方案图（1673年）1.第一台发动机设计者惠更斯：(荷兰物理学家，法国巴黎凡尔塞宫的汲水总管。发现了土星光环、动量守恒，发明钟摆，提出光的波动学说等)凡尔塞宫：耗水3000m3/天（来自塞那河）火力内燃机（1673设计1685研制出来）一发动机的

2、诞生需求是第一位的，技术推动是第二位的。12年后1685惠更斯的学生根据老师的原理图，设计并研制了14台直径12m的水车，满足了凡尔塞宫供水的要求。★意大利人的达芬奇于1509年绘出了类似的火力发动机（设计构想）！2第一台蒸汽机纽科门蒸汽机（1712英国铁匠），设计者—巴黎医学院学生巴平）蒸汽力赫更斯的火力发动机的火药爆炸膨胀力需求推动—煤矿排水。英国铁匠纽科门2第一台蒸汽机参数与指标H~10m，D=1454mm，S=2100mm，Pe=25马力，n=9r/min，=1，e<1%。缺点：

3、①效率低②体积大③要依靠重力工作。只能立放，未脱离火力发动机模式。纽可门蒸汽机活塞未能广泛普及。对当时的工业推动小，没有得到历史发明权。3瓦特蒸汽机1763年提出改进设计1776年研制出来）瓦特：英国格拉斯大学实验室设备修理工。在维修纽科门蒸汽机的过程中得到启发。问题一：体积大、功率小。解决措施：增加蒸汽量；问题二：增加蒸汽量后冷却用水量增加壁温降低需进一步增加蒸汽量；问题三：外加冷凝器后，蒸汽通过狭窄的冷凝器阻力很大；解决措施：给汽缸蒸汽加压，=1=2***低速汽油机Otto奥托循

4、环理论效率：=1-1/k-1解决措施：外加冷凝器**；让蒸汽在冷凝器内冷却；3瓦特蒸汽机发明的关键：冷凝器、=2e=3%（4倍）重要的效果是：该蒸汽机可不借助于重力工作，布置使用更加方便，因而迅速推广、改进、提高。1784年装上了曲轴和飞轮，在各行各业普及使用，极大地促进了当时的工业发展。被历史公认为蒸汽机的发明人。★促成了第一次工业革命。3第一台内燃机（纽科门的蒸汽机发明155年后，1860年）经过很多人70多年的努力，法国人勒诺瓦尔（兰诺）于1860用”煤气+空气”代替200年前火

5、力发动机中的火药研制了第一台内燃机。压缩比=1，效率4.5%，最大功率4.5kW1860~1865年共生产了约5000台当时蒸汽机的效率已近10%。为什么所研制内燃机效率这样低?勒诺瓦尔的错误理论：爆发冲击太大，是造成热效率低的原因，应进行缓慢燃烧。著名物理学家勒诺瓦尔理论奥托的研究与思考当时内燃机特点：效率低，体积小、重量轻。如果能提高效率，其应用前景是非常广阔的。p0Vp0大气压式内燃机示功图问题：1.没有在上止点附近燃烧，膨胀不充分；2.没有压缩过程，压缩比~1；3.还要借助于大气压力

6、使活塞复位4奥托的4冲程点燃式煤气机（1876年）——由错误结论导致的伟大发明。也是“执著+灵感+运气”的结果应该在缸内实现“分层燃烧”！研究采用了“可视观察法”如何降低燃烧速度？稀燃！如何保证正常点燃？如何在缸内实现“分层燃烧”？4奥托的4冲程点燃式煤气机奥托制作了透明的汽缸，用烟代替燃料（煤气）来研究如何实现分层燃烧。实现方案：（1）进气过程形成稀薄混合气；（2）在点火前，在火花塞附近形成浓混合气。4奥托的4冲程点燃式煤气机问题：当时的发动机都是两冲程的（膨胀和排气），与现在的主冲程为膨胀和压

7、缩的两冲程发动机不同，进气在活塞上止点附近完成（=1）。由于没有独立的进气冲程，很难实现分层燃烧。解决措施：增加独立的进气冲程，提出采用4冲程发动机。第四个冲程即为“压缩冲程”！4奥托的4冲程点燃式煤气机奥托不仅提出了“四冲程发动机的设想”，而且在得力助手梅巴哈的帮助下于1876年研制了第一台4冲程点燃式煤气机。由于有独立的压缩冲程，可以说不得不实现较高的压缩比。该煤气机为单缸、四冲程、卧式、按等容燃烧，=2.5，Pe=4PS，e=～14%，运转平稳，体积小，质量减小了～70%。很快得到推广

8、应用，从而形成了内燃机工业。奥托4冲程点燃式煤气机的快速发展当人们真正知道了“提高压缩比可以提高效率”后……1880年功率达15～20PS，1893年则达到200PS。1886年热效率达到15.5%，1894年热效率高达20%。理论指导的重要性！功不可没的梅巴哈（1）十字头连杆。解决活塞与缸套间的磨损与密封。（2）减压装置。启动用。梅巴哈：后任戴姆勒公司总工程师，设计了二战战斗机上的戴姆勒发动机等。14年前1862年法国铁路工程师“罗沙”已经发表了四冲程内燃机原理的论文并申请了专利