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内燃机是谁发明的 内燃机的发明历史

  内燃机是热机的一种,能将燃料的化学能转化机械能。大家知道关于内燃机的知识吗?知道是谁发明的吗?知道当中的发明历史吗?下面跟随学习啦小编一起来看看吧。

  内燃机的发明者以及发明历史

  活塞式内燃机起源于荷兰物理学家惠更斯用火药爆炸获取动力的研究,但因火药燃烧难以控制而未获成功。1794年,英国人斯特里特提出从燃料的燃烧中获取动力,并且第一次提出了燃料与空气混合的概念。1833年,英国人赖特提出了直接利用燃烧压力推动活塞作功的设计。

  19世纪中期,科学家完善了通过燃烧煤气,汽油和柴油等产生的热转化机械动力的理论。这为内燃机的发明奠定了基础。活塞式内燃机自19世纪60年代问世以来,经过不断改进和发展,已是比较完善的机械。它热效率高、功率和转速范围宽、配套方便、机动性好,所以获得了广泛的应用。全世界各种类型的汽车、拖拉机、农业机械、工程机械、小型移动电站和战车等都以内燃机为动力。海上商船、内河船舶和常规舰艇,以及某些小型飞机也都由内燃机来推进。世界上内燃机的保有量在动力机械中居首位,它在人类活动中占有非常重要的地位。

  之后人们又提出过各种各样的内燃机方案,但在十九世纪中叶以前均未付诸实用。直到1860年,法国的勒努瓦模仿蒸汽机的结构,设计制造出第一台实用的煤气机。这是一种无压缩、电点火、使用照明煤气的内燃机。勒努瓦首先在内燃机中采用了弹力活塞环。这台煤气机的热效率为4%左右。

  英国的巴尼特曾提倡将可燃混合气在点火之前进行压缩,随后又有人著文论述对可燃混合气进行压缩的重要作用,并且指出压缩可以大大提高勒努瓦内燃机的效率。1862年,法国科学家罗沙对内燃机热力过程进行理论分析之后,提出提高内燃机效率的要求,这就是最早的四冲程工作循环。

  1866年,德国发明家奥托(Otto)运用罗沙的原理,创制成功第一台往复活塞式、单缸、卧式、3.2千瓦(4.4马力)的四冲程内燃机,仍以煤气为燃料,采用火焰点火,转速为156.7转/分,压缩比为2.66,热效率达到14%,运转平稳。在当时,无论是功率还是热效率,它都是最高的。

  奥托内燃机获得推广,性能也在提高。1880年单机功率达到11~15千瓦(15~20马力),到1893年又提高到150千瓦。由于压缩比的提高,热效率也随之增高,1886年热效率为15.5%,1897年已高达20~26%。1881年,英国工程师克拉克研制成功第一台二冲程的煤气机,并在巴黎博览会上展出。

  随着石油的开发,比煤气易于运输携带的汽油和柴油引起了人们的注意,首先获得试用的是易于挥发的汽油。1883年,德国的戴姆勒(Daimler)创制成功第一台立式汽油机,它的特点是轻型和高速。当时其他内燃机的转速不超过200转/分,它却一跃而达到800转/分,特别适应交通动输机械的要求。1885~1886年,汽油机作为汽车动力运行成功,大大推动了汽车的发展。同时,汽车的发展又促进了汽油机的改进和提高。不久汽油机又用作了小船的动力。

  1892年,德国工程师狄塞尔(Diesel)受面粉厂粉尘爆炸的启发,设想将吸入气缸的空气高度压缩,使其温度超过燃料的自燃温度,再用高压空气将燃料吹入气缸,使之着火燃烧。他首创的压缩点火式内燃机(柴油机)于1897年研制成功,为内燃机的发展开拓了新途径。

  狄塞尔开始力图使内燃机实现卡诺循环,以求获得最高的热效率,但实际上做到的是近似的等压燃烧,其热效率达26%。压缩点火式内燃机的问世,引起了世界机械业的极大兴趣,压缩点火式内燃机也以发明者而命名为狄塞尔引擎。

  这种内燃机以后大多用柴油为燃料,故又称为柴油机。1898年,柴油机首先用于固定式发电机组,1903年用作商船动力,1904年装于舰艇,1913年第一台以柴油机为动力的内燃机车制成,1920年左右开始用于汽车和农业机械。

  早在往复活塞式内燃机诞生以前,人们就曾致力于创造旋转活塞式的内燃机,但均未获成功。直到1954年,联邦德国工程师汪克尔(Wankel)解决了密封问题后,才于1957年研制出旋转活塞式发动机,被称为汪克尔发动机。它具有近似三角形的旋转活塞,在特定型面的气缸内作旋转运动,按奥托循环工作。这种发动机功率高、体积小、振动小、运转平稳、结构简单、维修方便,但由于它燃料经济性较差、低速扭矩低、排气性能不理想,所以还只是在个别型号的轿车上得到采用。

  内燃机的工作原理

  气缸盖中有进气道和排气道,内装进、排气门。新鲜充量(即空气或空气与燃料的可燃混合气)经空气滤清器、进气管、进气道和进气门充入气缸。膨胀后的燃气经排气门、排气道和排气管,最后经排气消声器排入大气。进、排气门的开启和关闭是由凸轮轴上的进、排气凸轮,通过挺柱、推杆、摇臂和气门弹簧等传动件分别加以控制的,这一套机件称为内燃机配气机构。通常由空气滤清器、进气管、排气管和排气消声器组成进排气系统。

  为了向气缸内供入燃料,内燃机均设有供油系统。汽油机通过安装在进气管入口端的化油器将空气与汽油按一定比例(空燃比)混合,然后经进气管供入气缸,由汽油机点火系统控制的电火花定时点燃。柴油机的燃油则通过柴油机喷油系统喷入燃烧室,在高温高压下自行着火燃烧。

  内燃机气缸内的燃料燃烧使活塞、气缸套、气缸盖和气门等零件受热,温度升高。为了保证内燃机正常运转,上述零件必须在许可的温度下工作,不致因过热而损坏,所以必须备有冷却系统。

  内燃机不能从停车状态自行转入运转状态,必须由外力转动曲轴,使之起动。这种产生外力的装置称为起动装置。常用的有电起动、压缩空气起动、汽油机起动和人力起动等方式。

  内燃机的工作循环由进气、压缩、燃烧和膨胀、排气等过程组成。这些过程中只有膨胀过程是对外作功的过程,其他过程都是为更好地实现作功过程而需要的过程。按实现一个工作循环的行程数,工作循环可分为四冲程和二冲程两类。

  四冲程是指在进气、压缩、做功(膨胀)和排气四个行程内完成一个工作循环,此间曲轴旋转两圈。进气行程时,此时进气门开启,排气门关闭。流过空气滤清器的空气,或经化油器与汽油混合形成的可燃混合气,经进气管道、进气门进入气缸;压缩行程时,气缸内气体受到压缩,压力增高,温度上升;膨胀行程是在压缩上止点前喷油或点火,使混合气燃烧,产生高温、高压,推动活塞下行并作功;排气行程时,活塞推挤气缸内废气经排气门排出。此后再由进气行程开始,进行下一个工作循环。

  二冲程是指在两个行程内完成一个工作循环,此期间曲轴旋转一圈。首先,当活塞在下止点时,进、排气口都开启,新鲜充量由进气口充入气缸,并扫除气缸内的废气,使之从排气口排出;随后活塞上行,将进、排气口均关闭,气缸内充量开始受到压缩,直至活塞接近上止点时点火或喷油,使气缸内可燃混合气燃烧;然后气缸内燃气膨胀,推动活塞下行做功;当活塞下行使排气口开启时,废气即由此排出,活塞继续下行至下止点,即完成一个工作循环。

  内燃机的排气过程和进气过程统称为换气过程。换气的主要作用是尽可能把上一循环的废气排除干净,使本循环供入尽可能多的新鲜充量,以使尽可能多的燃料在气缸内完全燃烧,从而发出更大的功率。换气过程的好坏直接影响内燃机的性能。为此除了降低进、排气系统的流动阻力外,主要是使进、排气门在最适当的时刻开启和关闭。

  实际上,进气门是在上止点前即开启,以保证活塞下行时进气门有较大的开度,这样可在进气过程开始时减小流动阻力,减少吸气所消耗的功,同时也可充入较多的新鲜充量。当活塞在进气行程中运行到下止点时,由于气流惯性,新鲜充量仍可继续充入气缸,故使进气门在下止点后延迟关闭。

  排气门也在下止点前提前开启,即在膨胀行程后部分即开始排气,这是为了利用气缸内较高的燃气压力,使废气自动流出气缸,从而使活塞从下止点向上止点运动时气缸内气体压力低些,以减少活塞将废气排挤出气缸所消耗的功。排气门在上止点后关闭的目的是利用排气流动的惯性,使气缸内的残余废气排除得更为干净。

  内燃机的使用误区

  1、 循环加注润滑油或不同品质的油掺兑使用

  2 、选用的润滑油粘度较高

  3 、单向流量控制阀或通风软管损坏后随意拆除

  4 、大容量的蓄电池寿命长

  5 、随意加添电解液

  6 、随便调高发电机的端电压

  7 、空气滤清器长期短路或随便更换不同规格的滤

  8 、经常在大功率、高温状态下熄火

  9 、高压油泵内的润滑油加注或更换不合理

  10 、喷油器喷油压力调整过高

  11 、随意拆除散热器上的空气蒸气阀

  12 、随意更换火花塞

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