129993404545312500第一章 绪论—内燃机的发展史

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1、发动机原理汽车工程系第一章绪论—内燃机的发展史从内燃机草图蒸汽机发明汽车的发展内燃机一、内燃机概念的形成——赫更斯的草图产生于1673年，赫更斯在凡尔赛宫用水过程中借助动力来代替体力劳动过程中的构想。凡尔赛宫赫更斯：荷兰物理学家负责庭院里的树木浇水和喷水池的喷水从塞纳河提水。塞纳河汽车系赫更斯的内燃机草图:自方案问世后，经12年后的1685年，用14台直径12m的水车完成，并满足凡尔赛宫一天3000m3的用水要求。1509年，意大利人雷欧那德.达芬奇绘出类似的火药发动汽机草图，但没有试制。车系当时科学背景：十六世纪末和十七世纪初的三大实验：英国包尔塔的蒸汽压力

2、实验；托里拆利和巴斯噶的大气压力实验；那末格里凯的真空作用实验。三大实验的作用：人们开始认识蒸汽、大气和真空的相互作用。这些重大的实验成果为早期蒸汽动力技术的汽车开发奠定了牢固的科学实验基础。系二、蒸汽机发明——三次技术革新第一次技术创新：法国物理学家工程师巴本（DenisPapin1647-1712），最先应用蒸汽动力技术。从火药发动机演变到蒸汽机;将当时欧洲炼铁场广泛使用的活塞式风箱将箱变为汽缸；把风箱中的活塞变为汽缸中的活塞。实验：先将汽缸底部注入少量水，加热。当汽缸内的水沸腾后，蒸汽推动活塞慢慢上升；然后，从汽汽缸底部抽掉火，汽缸内蒸汽慢慢冷凝汽缸

3、内产生车系真空，在大气压力推动下，活塞慢慢下降。结论：利用蒸汽压力、大气压力、真空的相互作用，可以推动汽缸内活塞作往返直线运动。这种运动所产生的机械动力可以带动其他机械运动。发明带有活塞的蒸汽泵后，考虑到蒸汽压力大可能会使汽缸爆炸，于1680年发明了安全阀。第一台可以把热能转变为机械能的实验型蒸汽车汽泵，于1680年在英国试验成功。系第二次技术突破：英国机械工程师赛维利（T.Savery1650-1715）。设计依据：基于包尔塔的蒸汽力原理，其蒸汽泵主要由汽缸与锅炉组成。特点：汽缸中未采用活塞，只是在其中接有吸水管、排水管和进汽管。——与巴本汽缸不同点原理：蒸汽

4、从锅炉经汽管进入汽缸后被冷却时所造成的真空把矿井中的水从吸水管中吸进来再汽将蒸汽注入汽缸，由进入汽缸的蒸汽压力把水从车排水管中排出。系第三次技术革新：托马斯·纽可门（ThomasNewcomen）针对赛维利蒸汽泵两大缺点改进:缺点一：热效率太低。改进措施：冷却水不直接进入汽缸，而是通过一个细小龙头向汽缸内喷水冷却。缺点二：只是一种抽水泵，不输出动力。改进措施：引入活塞装置。靠蒸汽压力、大气压力和真空度的相互作用推动活塞作往复式机械运动对外输出功蒸汽机。汽车1712年纽可门蒸汽机问世。系纽可门蒸汽机原型：将气缸和活塞置于锅上部；加热锅产生的蒸汽导入汽缸，推

5、动活塞上升；向气缸喷水，关闭阀门，缸内蒸汽被冷却变成水，产生真空，活塞下降，抽水泵抽汽水。车系三、蒸汽革命——蒸汽汽车时代詹姆斯·瓦特：瓦特掌管格拉斯哥大学实验教具的机械员。1764年受命格拉斯哥大学教学用纽可门发动机的修理工作。故障诊断在修理纽可门蒸汽机中，发现其两大缺点：燃料消耗量大而效率低只能作往复直线运动。因此，除了用于矿井抽水之外，无其他用途，浪费汽车蒸气达八成以上。系第一个专利：启蒙：1765年的春天，针对纽可门蒸汽机热效率低的原因是蒸汽在缸内冷凝造成的能否让蒸汽在缸外冷凝产生采用分离冷凝器的初步设想。解决措施：利用蒸汽具有“弹性”特点，把汽缸和另一

6、个容器相连接，让蒸汽接入其中，就不需要一再冷却汽缸，而浪费许多热量。汽同年设计一个与汽缸分离的冷凝器，并在汽缸外面车加绝热套汽缸保持在高温工作状态。系其特点：冷凝器与汽缸间用一个调节阀相连二者既能连通又能分开。这样，把做功后的蒸汽引入汽缸外的冷凝器，又可以使缸内产生真空，避免汽缸在一冷一热过程中热量损耗。从1766年~1769年受他人赞助制出第一台样机。同年，瓦特因发明冷凝器而获得在革新纽可门蒸汽汽机过程中的第一项专利。车系第一个专利的问题带冷凝器的蒸汽机虽试制成功，但相对纽可门蒸汽机，除了热效率显著提高外，还是无法作为真正的动力机械。致命缺陷：活塞只能作往复直线运

7、动。1781年，在参加圆月学社活动过程中，受到天王星以及由此引出的行星绕日圆周运动，或钟表中齿轮的圆周运动的启发汽车想到把活塞往复直线运动变为旋转运动就系可以使动力传给任何工作机械。同年，研制出一套“太阳和行星”齿轮联动装置；活塞的直线运动转变为齿轮的旋转运动；为使轮轴圆周运动更加均匀，安装一个飞轮。这一机构的重大革新，瓦特蒸汽机才真正成为动力机械。1781年底，以发明带有齿轮和拉杆的机械联动装置获得第二个专利。汽车直线运动旋转运动系第三项专利：针对蒸汽机效率不高的原因：蒸汽单项运动；即从一端进入、另一端出来。方案措