解讀汽車發(fā)動(dòng)機(jī)(一) 內(nèi)燃機(jī)的誕生
自古以來(lái),我們就希望用人體以外的物體來(lái)幫助我們工作;我希望發(fā)明一種工具來(lái)代替我們工作;我希望制造一臺(tái)可以利用自然資源將人類或其他東西從A地運(yùn)送到B地的機(jī)器;我們希望能方便可控地使用這臺(tái)機(jī)器;我希望我們能有使用更少資源成本的工具,能更舒適地實(shí)現(xiàn)目標(biāo);希望系統(tǒng)能更加自動(dòng)化、智能化、安全化。
所以汽車就是按照這種循序漸進(jìn)的邏輯誕生的,直到今天還在發(fā)展。在這篇文章中,邊肖重點(diǎn)介紹了發(fā)動(dòng)機(jī),這是安裝在汽車上最重要的機(jī)械裝置。
舊蒸汽機(jī)
1765年,由瓦特改進(jìn)并廣泛使用的活塞式蒸汽機(jī)推動(dòng)了始于18世紀(jì)(查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策)中葉的歐洲工業(yè)革命。在接下來(lái)的日子里,有人對(duì)蒸汽機(jī)的笨重不滿,希望擺脫蒸汽機(jī)上沉重的鍋爐,這樣他們才能有更靈活的應(yīng)用,于是他們關(guān)注起氣缸,甚至有人試圖在氣缸里放炸藥,爆炸推動(dòng)了活塞。顯然,這種方法并不成功,但卻引出了“缸內(nèi)燃燒做功”的一系列思路。當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)可燃?xì)怏w和空氣體按一定比例混合時(shí),點(diǎn)燃后會(huì)爆炸,產(chǎn)生很大的壓力和膨脹。如果這個(gè)程度能夠控制得當(dāng),將是一項(xiàng)不錯(cuò)的能源技術(shù)。于是內(nèi)燃機(jī)時(shí)代到來(lái)了。
1824年,物理學(xué)家卡諾建立卡諾循環(huán)模型,將熱力學(xué)和動(dòng)力聯(lián)系起來(lái),設(shè)計(jì)出理想的卡諾熱機(jī),為提高內(nèi)燃機(jī)效率指明了方向。
1858年,勒諾瓦發(fā)明了二沖程氣體發(fā)動(dòng)機(jī)。在這種發(fā)動(dòng)機(jī)中,用煤氣和空氣體的混合氣體代替往復(fù)式蒸汽機(jī)的蒸汽。電池和感應(yīng)線圈用來(lái)產(chǎn)生電火花,點(diǎn)燃并爆炸混合氣體。不幸的是,在這種氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸中,混合氣體在沒有被壓縮的情況下點(diǎn)燃做功,導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)換效率低。
1862年的阿爾豐斯?德羅沙提出了著名的定容燃燒四沖程循環(huán):進(jìn)氣、壓縮、燃燒膨脹和排氣。但是還沒有原型誕生。
1876年,奧托制造了一種以氣體為燃料的新型四沖程內(nèi)燃機(jī)。這臺(tái)機(jī)器對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)意義重大:到目前為止,汽油發(fā)動(dòng)機(jī)仍然以這種方式運(yùn)轉(zhuǎn)——奧托循環(huán)。在接下來(lái)的文章中,我們將重點(diǎn)關(guān)注這個(gè)周期的特征。
從古至今,四沖程汽油機(jī)一直按照這四個(gè)步驟運(yùn)行。
1883年,奧托公司的工程師戴姆勒和他的好朋友邁巴赫(查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策)制造了第一臺(tái)四沖程往復(fù)式汽油發(fā)動(dòng)機(jī),并創(chuàng)造性地使用白熾燈點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī),從而將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高到1000轉(zhuǎn)/分。當(dāng)時(shí)奧托發(fā)動(dòng)機(jī)只有200轉(zhuǎn)。次年,戴姆勒在自行車上安裝了改進(jìn)后的發(fā)動(dòng)機(jī),成為歷史上第一輛摩托車。
1886年1月29日,德國(guó)卡爾?本茨之前開發(fā)的二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)被安裝在三輪車上并注冊(cè)了專利。這款車具有現(xiàn)代汽車的一些基本特征,所以人們一致認(rèn)為它是歷史上第一款標(biāo)準(zhǔn)車。
第一輛車是這樣的。
1897年,柴油機(jī)誕生了。德國(guó)工程師Diesel設(shè)想,吸入氣缸的空氣體會(huì)被高度壓縮,使其溫度超過(guò)燃料的自燃溫度,然后用高壓空氣體將燃料吹入氣缸,使其著火。他的第一臺(tái)壓燃式內(nèi)燃機(jī)于1897年研制成功,為內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展開辟了一條新路。柴油和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)也以其發(fā)明者的名字命名為柴油。
當(dāng)Diesel牛仔褲的廣告出現(xiàn),有人問你是什么品牌的時(shí)候,你可以平靜的回答:柴品牌!
就這樣,汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)誕生了。到目前為止,雖然現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)在動(dòng)力、油耗和穩(wěn)定性等方面的性能有了很大的提升,但基本工作原理卻絲毫沒有改變。這里先介紹一下發(fā)動(dòng)機(jī)的歷史。下一章我們將詳細(xì)介紹汽油機(jī)和柴油機(jī)的工作原理和特點(diǎn),敬請(qǐng)期待!
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