内燃机的发展与前景
内燃机的发明，至今已有100多年的历史。如果把蒸汽机的发明认为是第一次动力革命,那么内燃机的问世当之无愧是第二次动力革命。因为它不仅是动力史上的一次大飞跃，而且其应用范围之广、数量之多也是当今任何一种别的动力机械无与伦比的。随着科技的发展,内燃机在经济性、动力性、可靠性等诸多方面取得了惊人的进步，为人类做出了巨大贡献。蒸汽机从初创到完成花去了一个世纪的时间，从完成到极盛又走了一个世纪，从极盛到衰落大约也是一个世纪。内燃机的发明也经历了一个世纪的历程，从那时起，人类又前进了一个世纪，可以说如今内燃机已进入了极盛时期。它的进步和成熟为宇神引擎的发展和广泛使用提供了可靠的物质和技术保障。宇神动力引擎伴同新型内燃机一起在新的世纪一定会再创新的辉煌。内燃机增压技术。从内燃机重要参数(压力、温度、转速)的发展规律来看，可以发现这三个参数在1900年以前随着年代的推移提高得很快。而在1900年以后，尤其是1950年以后，温度、转速提高变慢，而平均有效压力随着年代的增加仍直线上升。实践证明：提高平均有效压力可以大幅度地提高效率，减轻质量。而提高平均有效压力的技术就是提高增压度。如柴油机增压可大幅度地缩小柴油机进气管尺寸，并使气缸有足够大的充气效率用于提高柴油机的功率，使之能在一个宽广的转速范围内既提高功率又有大的扭矩。一台增压中冷柴油机可以使功率成倍提高，而造价仅提高15%~30%，即每马力造价可平均降低40%。所以增压、高增压、超高增压是当前内燃机重要的发展方向之一。但是这只是问题的一个方面，另一个方面发动机强化和超强化会给零部件带来过大的机械负荷和热负荷，特别是热负荷问题已成为发动机进一步强化的限制；再就是单级高效率、高压比压气机也限制了增压技术的进一步发展，因此，不是增压度越高越好的。内燃机电子控制技术内燃机电子控制技术产生于20世纪60年代后期,通过70年代的发展,80年代趋于成熟。随着电子技术的进一步发展,内燃机电子控制技术将会承担更加重要的任务,其控制面会更宽,控制精度会更高,智能化水平也会更高。诸如燃烧室容积和形状变化的控制、压缩比变化控制、工作状态的机械磨损检测控制等较大难度的内燃机控制将成为现实并得到广泛应用。内燃机电子控制是由单独控制向综合、集中控制方向发展,是由控制的低效率及低精度向控制的高效率及高精度发展的。随着人类进入电子时代,21世纪的内燃机也将步入"内燃机电子时代",其发展情况将与高速发展的电子技术相适应。内燃机电子控制技术是内燃机适应社会发展需求的主要技术依托,也是内燃机保持21世纪辉煌的重要影响因素。内燃机材料技术。内燃机使用的传统材料是钢、铸
铁和有色金属及其合金。在内燃机发展过程中，人们不断对其经济性、动力性、排放等提出了更高的要求，从而对内燃机材料的要求相应提高。根据内燃机今后的发展目标，对内燃机材料的要求主要集中在绝热性、耐热性、耐磨性、减摩性、耐腐蚀性及热膨胀小、质量轻等方面。要促进内燃机材料的发展,除采用改变材料化学成分与含量来达到零部件所要求的物理、机械性能这一常规方法外，也可采用表面强化工艺来使材料达到所需的要求，但内燃机材料的发展更需要我们去开发适应不同工作状态的新材料。与内燃机传统材料相比，陶瓷材料具有无可比拟的绝热性和耐热性，陶瓷材料和工程塑料(如纤维增强
塑料)具有比传统材料优越的减摩性、耐磨性和耐腐蚀性,其比重与铝合金不相上下而比钢和铸铁轻得多。因此,陶瓷材料(高性能陶瓷)凭借其优良的综合性能，可用在许多内燃机零件上，如喷油点火零件、燃烧室、活塞顶等，若能克服脆性、成本等方面的弱点，在新世纪里将会得到广泛应用。工程塑料也可用于许多内燃机零件，如内燃机上的各种罩盖、活塞裙部、正时齿轮、推杆等，随着工艺水平的提高及价格的降低,未来工程塑料在内燃机上的应用将会与日
俱增。综合内燃机的各种材料，为扬长避短，在新材料的基础上又开发出了以金属、塑料或陶瓷为基材的各种复合材料,并开始在内燃机上逐渐推广使用。
内燃机制造技术。内燃机的发展水平取决于其零部件的发展水平，而内燃机零部件的发展水平，是由生产制造技术等因素来决定的。也就是说，内燃机零部件的制造技术水平，对主机的性能、寿命及可靠性有决定性的影响。同样制造技术与设备的关系也是密不可分的，每当新一代设备或工艺材料研制成功，都会给制造技术的革新带来突破性的进展。进入新世纪后，科学技术的发展会异常迅猛,新设备的研制周期将越来越短，因此新世纪内燃机制造技术必将形成
迅速发展的局面。由此我们可以推断：在21世纪,内燃机制造技术将向高精度、多元化方面飞速发展。内燃机代用燃料。由于世界石油危机和发动机尾气对环境的污染日益严重，内燃机技术的研究转向高效节能及开发利用洁净的代用燃料。以汽油机和柴油机为基础进行改造或重新设计，开发以天然气、液化石油气和氢气等为燃料的气体发动机为目前和今后一段时间内内燃机技术的重点之一。其中气体发动机的功率恢复技术和氢气发动机的燃烧控制等是其中的重中之重。混合动力的意义越来越广，如电动马达加汽油机或柴油机，以应用各自的优点，屏蔽各自的缺点。而日产汽车工业公司则把高性能的发电机兼电动机装入柴油机飞轮的位置,成功地研制出名符其实的混合式发动机，即成功
地开发了使两种原理同时作用的原动机(HIMR发动机)。混合式发动机是未来
动力技术的热点之一，它极有望成为既不损害人类已获得的方便，又能保持美好环境的机械。综上所述,21世纪的内燃机将面临来自各方面的挑战,它将义
汽车发动机的发展史发动机，汽车中最重要的部分，可以说没有发动机的存在，就不存在汽车。发动机的发展即是汽车的发展。 发动机作为汽车的心脏，为汽车的行走提供动力和汽车的动力性、经济性、环保性。简单讲发动机就是一个能量转换机构，即将汽油(柴油)的热能，通过在密封气缸内燃烧气体膨胀时，推动活塞做功，转变为机械能，这是发动机最基本原理。发动机所有结构都是为能量转换服务的，虽然发动机伴随着汽车走过了100多年的历史，无论是在设计上、制造上、工艺上还是在性能上、控制上都有很大的提高，其基本原理仍然未变，这是一个富于创造的时代，那些发动机设计者们，不断地将最新科技与发动机融为一体，把发动机变成一个复杂的机电一体化产品，使发动机性能达到近乎完善的程度，各世界著名汽车厂商也将发动机的性能作为竞争亮点。 所以可以说发动机的发展史即是汽车的发展史。 而发动机的发展也经历了无数人的努力，无数人的智慧与汗水。 发动机是汽车的动力源。汽车发动机大多是热能动力装置，简称热力机。热力机是借助工质的状态变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能。 往复活塞式四冲程汽油机是德国人奥托在大气压力式发动机基础上，于1876 年发明并投入使用的。由于采用了进气、压缩、做功和排气四个冲程，发动机的热效率从大气压力式发动机的11%提高到14%，而发动机的质量却降低了70%。 1892 年德国工程师狄塞尔发明了压燃式发动机(即柴油机)，实现了内燃机历史上的第二次重大突破。由于采用高压缩比和膨胀比，热效率比当时其他发动机又提高了1 倍。1956年，德国人汪克尔发明了转子式发动机，使发动机转速有较大幅度的提高。1964年，德国NSU公司首次将转子式发动机安装在轿车上。 1926 年，瑞士人布希提出了废气涡轮增压理论，利用发动机排出的废气能量来驱动压气机，给发动机增压。50 年代后，废气涡轮增压技术开始在车用内燃机上逐渐得到应用，使发动机性能有很大提高，成为内燃机发展史上的第三次重大突破。 1967 年德国博世公司首次推出由电子计算机控制的汽油喷射系统，开创了电控技术在汽车发动机上应用的历史。经过30年的发展，以电子计算机为核心的发动机管理系统(Engine Management System，EMS)已逐渐成为汽车、特别是轿车发动机上的标准配置。由于电控技术的应用，发动机的污染物排放、噪声和燃油消耗大幅度地降低，改善了动力性能，成为内燃机发展史上第四次重大突破。 1971年，第一台热气发动机——斯特林机的公共汽车已开始运行。1972年，日本本田技研工业在市场售出装有复合涡流控制燃烧的发动机的西维克牌轿车，打响了稀薄气体燃烧发动机的第一炮。这种发动机是在普通发动机燃烧室的顶部加上一个槌状体的副燃烧室，先将这处副燃烧室中较浓
燃机代用燃料的应用研究与发展趋势 前言 近年来, 随着我国经济的快速发展, 石油的需求量持续增长。1993年起我国己成为石油纯进口国,2009年我国原油进口比例已超过52% 。另外, 我国的汽车尾气排放已成为城市大气环境的一个主要污染源。因此, 针对我国自然条件和能源资源特色, 逐步改变汽车能源结构, 发展汽车清洁代用燃料, 在发动机上实现高效、低污染的燃烧, 控制汽车发动机有害排放对我国城市大气质量带来的日趋严重的影响, 已成为我国能源与环境研究中的一个十分重大和紧迫的课题。 据统计, 从现在起全球的石油资源还可以用67年, 天然气的储量也最多可以使用123 年, 所以寻找一种新型替代燃料成为当今社会的一个研究重点。 任何国家的经济发展都与能源问题密切相关，而燃机对燃料的需求，在能源总消耗中占很大比例。当前燃机主要用石油作为燃料，一般工业发达国家消耗在燃机上的燃料约占整个石油消耗量的60%左右。未来石油燃料的产量终将日趋减少，许多世界能源机构及权威人士认为：现已查明易开采的石油可维持50 年左右，1990 年左右世界石油产量达到过一个高峰，而后逐步下降，本世纪将出现石油短缺的现象。到2030 年液体燃料中的40%左右要由煤的合成燃料来满足。因此，为保证未来交通运输以及国民经济的持续发展，研究与开发代用燃 料是势在必行。 1 代用燃料的定义 代用燃料指的是传统发动机燃料(如汽油和柴油)的替代品。《美国能源政策法规》将代用燃料定义为甲醇、非自然乙醇、其它酒精燃料或至少85%的这些燃料与汽油或柴油的混合燃料、CNG、LNG、LPG、氢气、煤炭衍生物的液体燃料以及生物质能源等。 2 代用燃料的分类 燃机燃料是经过一系列演变发展过程的。早在1892 年狄赛尔就曾试图以煤粉作为柴油机的燃料，但未成功。长期以来，燃机是以液体的碳氢化合物系燃料为主的。当燃料中C含量减少，H 含量增加时，燃料为轻质的，并演变为气体燃料。反之，当C含量增加，H 含量减少，就成为重质燃料。 未来燃机燃料将向两极演变，即氢气和煤炭以及由煤炭派生出来的燃料，后者将主要是醇类燃料及人工合成的汽油等。在这种演变过程中，各种混合、乳化燃料，生物能类燃料及宽馏分燃料将在燃机中得到不同程度的应用。由于代用燃料刚处于研究发展阶段，还难以提出完善的分类。从代用燃料的广泛含义来说，应包括： (1) 品质更低劣的传统石油燃料，如过去一般不使用的劣质重油、残渣油； (2) 使用形式变化了的燃料，如各种掺水的乳化燃料、固体粉末和液体混合的燃料； (3) 人工模拟燃料，如将石油气和空气混合模拟成天然气使用； (4) 人工合成燃料，将两种以上元素或生产企业的副产品人工合成可燃的燃料。 3 代用燃料使用的标准 良好的代用燃料应能满足下列要求： (1) 资源丰富，价格适宜； (2) 燃料的热值，尤其是混合气热值能满足燃机动力性能的要求； (3) 能满足车辆起动性能、行驶性能以及加速性能等方面的要求； (4) 能量密度较高、储存运输方便； (5) 发动机的结构变动较小，技术上可行； (6) 现有的燃料储运分配系统能用得上； (7) 对人类健康、环境保护以及安全防火等无有害的影响； (8) 对发动机的寿命以及可靠性没有不良影响。 一种代用燃料要全面良好地满足上述要困难的，但应满足主要要求，并在采取技术措施的情况下，能满足各方面的要求。
·1· 第1章 绪论 教学提示：绪论主要使学生概括地认识内燃机。 教学要求：本章主要了解常见的动力装置种类、内燃机的发展简史和应用领域。 1.1 热机 当今，机械设备运行的动力绝大多数来源于热机，热机全称热力发动机，是将热源的部分热能转化为机械能的机器。热源可以是烧煤的蒸汽炉，汽车发动机的燃烧室，也可以是太阳能的蒸汽炉，地热和核反应堆。 根据燃烧器位置的不同，热机分为内燃机和外燃机两类： （1）外燃机是燃料在发动机外部燃烧产生热，热能通过工质带入机内，再转变为机械能，如蒸汽机和汽轮机等，蒸汽机已淘汰，汽轮机用于火电厂与核电站驱动发电机； （2）内燃机是燃料在发动机内部燃烧，工质被加热并膨胀作功，热能转变为机械能，它是移动机械和小型电站的最主要动力。广义上的内燃机包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机、自由活塞式发动机和旋转叶轮式的燃气轮机、喷气式发动机等，但通常所说的内燃机是指往复活塞式内燃机，又以其中的汽油机、柴油机应用最为广泛，其保有量大大超过了任何其它种类热机，本书主要介绍汽油机、柴油机的构造。 与其它热机相比，内燃机有如下优点：内燃机的工质在循环中的平均吸热温度高，热效率一般达到30-46%，是热机中效率最高的一种；功率覆盖0.59kW ～4×104kW ，转速范围90r/min ～10000r/min ，故适用范围宽广；结构紧凑，比重量（内燃机重量与其标定功率的 （a ）蒸汽机 (b)蒸汽轮机 锅炉（外热源） 飞轮 滑动阀 汽缸 活塞 水 蒸汽 A B 图1.1 外燃机
·2· ·2· 比值）较小，便于移动；起动迅速，操作简便，机动性强；运行维护比较简便。 但也存在缺点：对燃料要求高，主要燃用汽油或轻柴油，且品质要求高，不能直接燃用劣质燃料和固体燃料；由于间歇换气以及制造上的困难，单机功率的提高受到限制；低速运转时输出转矩较小，往往不能适应被带负荷的转矩特性；不能反转，故在许多场合下需设置离合器和变速机构；一般热力发动机都存在 “公害”，而内燃机的噪声和排气中的有害成分对环境污染尤其突出。 另外，相对于热机中燃料的燃烧，燃料还可直接转换为电能，即燃料电池，再用电动机驱动机械运转，这种方式高效、无污染，但成本很高。 1.2 内燃机发展简史 人类先是利用人力、蓄力、风车、水车等自然力，18世纪后热力发动机才逐步得到大规模工业应用。 1673年，荷兰的惠更斯设计出如图1.3所示的内燃机草图，少量的火药在气缸里燃烧，图1.2 内燃机 (b)三角转子发动机 （a ）柴油机 (c)燃气轮机 燃烧室 (d) 喷气式发动机
2020年中国内燃机行业市场现状及发展趋势中国内燃机行业面临着较大压力 内燃机发展至今，已经有一百多年的历史了。内燃机是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。近年来，新能源汽车的发展给传统内燃机技术带来了巨大挑战，在节能减排政策力度不断加大的背景下，内燃机行业面临着较大的压力。 1、2019年中国内燃机销量首次跌下5000万台 我国是内燃机大国，产销量持续排名全球第一。近年来，随着国家工业现代化进程的深入推进，我国在能源和环境保护等重大战略需求方面也面临着严峻的挑战。而在环保政策趋紧的背景下，我国内燃机市场整体呈下滑趋势。2014-2019年，我国内燃机销量从6038.34万台下降到4712.3万台，2019年首次跌下5000万台。2020年前10个月我国内燃机累计销量达到3696.06万台，同比下降2.66%;同期，内燃机行业累计功率完成204688.28万千瓦，同比增长5.61%。
2、汽油机持续占领市场 分燃料类型来看，长久以来，一直是汽油机占领市场。2019年，在我内燃机销量中，汽油机销量为4173万台，与上年相比有所下滑，占总销量的比重为88.56%;柴油机销量约为536万台，与上年基本持平，占总销量的比重为11.44%。2020年前8个月，汽油机
和柴油机的销量分别为2387万台和400万台，占比分别为85.58%、14.42%。 3、乘用车及摩托车占据过半应用市场 内燃机作为制造业链条上重要的一环，是乘用车、商用车、工程机械、农业机械、发电设备、铁路、船舶等工业领域最为核心的组成部分，其中，乘用车和摩托车是最大的应用领域。2020年前8个月，乘用车用内燃机和摩托车用内燃机销量分别为1046.47万台、941.03万台，分别占总销量的37.5%、33.7%。 内燃机是汽车的核心，19世纪80年代，第一辆内燃机汽车被发明出来，传统意义上的汽车才正式诞生。在随后的百余年里，尽管汽车的样式已经发生了翻天覆地的变化，但汽车的“心脏”依旧是内燃机。
内燃机的历史与前景及其创新 姓名：荣岑班级：08机自一班学号24081900304 序号：05 提要：现代内燃机是一个技术密集型的产业，在我国现代化建设中发挥了重要的支撑作用。我们必须沿着“自主创新”这条路坚持不懈地走下去。学习和了解内燃机最新的创新技术，提高我国科学技术和工业制造水平，加速造机工业的发展，缩小与国外的差距，应该认真作好国外引进产品的先进技术的消化、吸收、移植和创新的科技研究工作，尽快的赶上国外先进水平。 关键词：发动机动力装置电磁压力调节阀电控技术废气再循环技术科学技术创新改革 内燃机是指燃料直接在机器内部燃烧的发动机，包括复活塞式柴油机、汽油机、燃气轮机和喷气式发动机等。燃料在机器外部燃烧的发动机称为外燃机，包括蒸汽机、蒸汽轮机以及核动力装置等。 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。1883年，法国人达木烈尔制成了热管点火的立式汽油机，在当时内燃机的最高转速也不过是200r/min,而他制作的汽油机转速时1000r/min,1887年该机装在汽车上使用。与此同时，法国人奔驰也开始研究高速内燃机。1890年左右，他应用了电火花点火法，使汽油机达到了与今天车用汽油机几乎相同的形式，高速机获得迅速的发展。现在汽油机的转速为4000~5000r/min是很平常的，最高已经达到12000r/min。 在1897年，法国人鲁道夫.狄赛尔最早制成了柴油机。该机在转速为172r/min时，发出了14.7kw，热效率达到26.2%，这是当时最高的热效率了。从此以后，柴油机获得迅猛的发展，1903年首先装在船上，1907年，用于潜艇的正反转的柴油机试验成功。1912年装在远洋货轮上的柴油机首次远航实验成功。该船载重7000吨，航速11kn,柴油机缸径D=530mm,活塞行程S=780mm,在140r/min时，输出功率Ne=1471kw。 在1926年就有人设计出利用排气能量将进气压缩的废气涡轮增压器。但是由于当时制造工艺不足以制造性能良好增压器而使增压技术多年得不到普及和推广。第二次世界大战后，随着人们对废气涡轮的研究，在耐热材料和压气机方面取得了显著地进展。另一方面，由于生产技术的发展，于是从1950年左右起，才开始在柴油机上采用增压方式。如今的船用柴油机已经达到“无机不增压”的程度，因为增压后，柴油机的功率能提高1~3倍。废气涡轮增压对提高柴油机的性能做出了重大贡献。 其中活塞式内燃机自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。在航空动力方面，燃气轮机和喷气式发动机几乎是唯一的动力装置。但是燃气轮机在水陆方面的应用尚未达到大量的推广。汽油机由于具有升功率高、噪音低、振
汽车发动机发展史 汽车整体技术日新月异，而作为汽车的心脏——发动机技术的进步显得更受关注。如今介绍一辆汽车的发动机时：可变气门正时技术，双顶置凸轮轴技术，缸内直喷技术，VCM汽缸管理技术，涡轮增压技术，等等都已经运用的相当广泛；在用料上也是往轻量化的方向发展：全铝发动机目前的应用已经非常广泛；汽车的污染也是不可避免，于是新能源技术，包括柴油机的高压共轨，燃料电池，混合动力，纯电动，生物燃料技术也已经有普及的趋向，但回顾一下发动机的历史或许更能理解这一百多年来汽车技术所发生的巨大变革。 十佳发动机VQ35 汽车技术的迅猛发展从我国的汽车教材也能看出端倪：新技术的发展已经让汽车教材难以跟上步伐！如今大部分汽车教材还是以东风汽车的发动机来作为范例，而东风发动机还是带化油器的老式发动机，与如今全电子化的发动机简直就隔了几个世纪。 回到汽车的起步阶段，那时的汽车被马车嘲笑，污染严重，但起步的意义却非同寻常。 汽油机之前的摸索阶段
18世纪中叶，瓦特发明了蒸气机，此后人们开始设想把蒸汽机装到车子上载人。法国的居纽（N.J.Cugnot）是第一个将蒸汽机装到车子上的人。1770年，居纽制作了一辆三轮蒸汽机车。这辆车全长7.23米，时速为3.5公里,是世界上第一辆蒸汽机车。1771年古诺改进了蒸汽汽车，时速可达9.5千米，牵引4-5吨的货物。 蒸汽机汽车 1858年，定居在法国巴黎的里诺发明了煤气发动机，并于1860年申请了专利。发动机用煤气和空气的混合气体取代往复式蒸汽机的蒸汽，使用电池和感应线圈产生电火花，用电火花将混合气点燃爆发。这种发动机有气缸、活塞、连杆、飞轮等。煤气机是内燃机的初级产品，因为煤气发动机的压缩比为零。 N.J.Cugnot 1867年，德国人奥托（Nicolaus August Otto）受里诺研制煤气发动机的启发，对煤气发动机进行了大量的研究，制作了一台卧式气压煤气发动机，后经过改进，于1878年在法国举办的国际展览会上展出了他制作的样品。由于该发动机工作效率高，引起了参观者极大的兴趣。在长期的研究过程中，奥托提出了内燃机的四冲程理论，为内燃机的发明奠定了理论基础。德国人奥姆勒和卡尔·本茨根据奥托发动机的原理，各自研制出具有现代意义的汽油发动机，为汽车的发展铺平了道路。 1892年，德国工程师狄塞尔根据定压热功循环原理，研制出压燃式柴油机，并取得了制造这种发动机的专利权。
内燃机的发展与前景 内燃机的发明，至今已有100多年的历史。如果把蒸汽机的发明认为是第一次动力革命,那么内燃机的问世当之无愧是第二次动力革命。因为它不仅是动力史上的一次大飞跃，而且其应用范围之广、数量之多也是当今任何一种别的动力机械无与伦比的。随着科技的发展,内燃机在经济性、动力性、可靠性等诸多方面取得了惊人的进步，为人类做出了巨大贡献。蒸汽机从初创到完成花去了一个世纪的时间，从完成到极盛又走了一个世纪，从极盛到衰落大约也是一个世纪。内燃机的发明也经历了一个世纪的历程，从那时起，人类又前进了一个世纪，可以说如今内燃机已进入了极盛时期。它的进步和成熟为宇神引擎的发展和广泛使用提供了可靠的物质和技术保障。宇神动力引擎伴同新型内燃机一起在新的世纪一定会再创新的辉煌。内燃机增压技术。从内燃机重要参数(压力、温度、转速)的发展规律来看，可以发现这三个参数在1900年以前随着年代的推移提高得很快。而在1900年以后，尤其是1950年以后，温度、转速提高变慢，而平均有效压力随着年代的增加仍直线上升。实践证明：提高平均有效压力可以大幅度地提高效率，减轻质量。而提高平均有效压力的技术就是提高增压度。如柴油机增压可大幅度地缩小柴油机进气管尺寸，并使气缸有足够大的充气效率用于提高柴油机的功率，使之能在一个宽广的转速范围内既提高功率又有大的扭矩。一台增压中冷柴油机可以使功率成倍提高，而造价仅提高15%~30%，即每马力造价可平均降低40%。所以增压、高增压、超高增压是当前内燃机重要的发展方向之一。但是这只是问题的一个方面，另一个方面发动机强化和超强化会给零部件带来过大的机械负荷和热负荷，特别是热负荷问题已成为发动机进一步强化的限制；再就是单级高效率、高压比压气机也限制了增压技术的进一步发展，因此，不是增压度越高越好的。内燃机电子控制技术内燃机电子控制技术产生于20世纪60年代后期,通过70年代的发展,80年代趋于成熟。随着电子技术的进一步发展,内燃机电子控制技术将会承担更加重要的任务,其控制面会更宽,控制精度会更高,智能化水平也会更高。诸如燃烧室容积和形状变化的控制、压缩比变化控制、工作状态的机械磨损检测控制等较大难度的内燃机控制将成为现实并得到广泛应用。内燃机电子控制是由单独控制向综合、集中控制方向发展,是由控制的低效率及低精度向控制的高效率及高精度发展的。随着人类进入电子时代,21世纪的内燃机也将步入"内燃机电子时代",其发展情况将与高速发展的电子技术相适应。内燃机电子控制技术是内燃机适应社会发展需求的主要技术依托,也是内燃机保持21世纪辉煌的重要影响因素。内燃机材料技术。内燃机使用的传统材料是钢、铸
内燃机的热效率和发展方向 发表时间：2014-09-04T16:21:11.903Z 来源：《科学与技术》2014年第7期下供稿作者：李培石[导读] 高压共轨，提供一致的油压，精确供油，使油量进气量和转速匹配，达到节油提高热效率的目的。 李培石 内燃机的可变气门和升程控制技术是根据内燃机转速和供油量，优化进气量，组织气流，调整点火时间，使燃烧充分，使热能充分利用提供热效率。 涡轮增压，提供了平均压力，变相提高压缩比，提高热效率。增压在单位时间，温差，散热面积一定，就是增加排量，散热不变就是增加绝热指数，提高热效率。 喷油调整角，是随转速调整喷油提前角，调整点火时间，使燃烧充分进行，提高热效率。 直喷，提供良好的雾化，缩短燃烧时间，提高热效率。 高压共轨，提供一致的油压，精确供油，使油量进气量和转速匹配，达到节油提高热效率的目的。上述各项措施都为了降低油耗，提高热效率减少大气污染。然而热效率的提高有个门槛不可逾越，那就是由最高燃烧温度和排气温度决定的理想状态下的热效率。此排气温度指排气阀打开时的气体温度。汽油机最高燃烧温度1600K，排气温度1000K，由卡诺循环公式可知，η=﹙T1-T2﹚／T1。代入得出热效率等于0.375，汽油机的排气温度可能还高于1000K，就是现在的汽油机很难以降低排气温度，那么汽油机的热效率只能止步于0.375，现在的汽油机热效率已达0.3，已没有多少提高余地。柴油机的最高燃烧温度2200K，排气温度1000K，代入卡诺循环公式可知，η=﹙T1-T2﹚／T1。柴油机最高热效率0.545，现在柴油机的平均热效率是0.42，最高热效率有报道是0.49，在现在曲轴活塞内燃机的燃烧膨胀工作方式的基础上，热效率已没有多少提高的空间。 上述数据是大众数据作为参考。这两种状态都是在理想绝热，没摩擦的情况下的热效率，考虑现实的摩擦散热，热效率达不到这两个热效率数值。 要降低油耗减少大气污染就要提高热效率，现在的技术结构已到达完美的高度，要大幅提高热效率就要采用新的技术方案。内燃机的理想状态下的热效率是多少，我们要清楚这个目标，明白有多少路可以走，还可以提高多少热效率，方能有的放矢。根据门捷列夫—克拉铂龙绝热曲线方程，T2／T1＝( 1 / 2) 1 V V r ? 以柴油机为例，T1 燃烧温度2200K，压缩比20，空气以氮气为主r 取为1.4，把指标参数代入，计算得出膨胀结束排气温度是663.8K，就是在理想绝热状态下应该是663.8K，由最高温度和最低温度决定的理想状态下的内燃机热效率是多少，根据卡诺循环热效率η=﹙T1－T2﹚／T1，可以得出最高热效率是0.698，再跟据等容加热循环热效率公式η＝1－﹙1／ ?k ?1﹚还以压缩比20 的柴油机为例，绝热指数分别取1.35 和1.4，得出热效率分别是0.65 和0.699，在绝热指数1.4 时，其热效率与卡诺的理想状态非常近似。现在柴油机的混合循环理论最高热效率0.545（指最高燃烧温度2200K，排气温度1000K），据报极限热效率是0.49，就是说摩擦散热最少降低0.055 个热效率，那么等容循环内燃机的现实最高热效率可达0.643。现实与理论为什么有如此大的距离，根源在于排气温度的差异，主要由现在内燃机的曲轴活塞系统结构，燃烧特性，材料性能决定。 材料的性能已没有大的挖掘余地，燃料的燃烧特性很难改变。 如果材料可以承受，有理论的爆燃内燃机，就是近似的等容循环内燃机，可以极大的提高热效率。在现有的技术，活塞在不停运动，不同的燃料有特定的燃烧速度，转速越高，相对燃烧时间越长，等容度降低，燃烧和膨胀同时进行，甚至到做功结束，排气温度升高，热效率大为降低。再根据黄金分割，内燃机的最佳热效率应是0.617，就是最佳的经济制造成本。燃料不能在瞬间释放热量，燃烧伴随膨胀作功同时进行，提高了排气温度，后燃期的时间和油量直接决定排气温度。主燃期应在上止点后35 度结束，后燃期应在上止点后90 度结束，燃烧延迟甚至到作功结束，更是提高了排气温度，当前的内燃机结构不能解决上述问题。 如何降低排气温度，提高热效率，只有让它基本遵循等容循环作功。既然不能瞬间燃烧释放热量，那么燃烧和膨胀就要分离，就是把燃烧独立出来，在循环中作为单独的一段。就是在燃烧阶段实现等容，活塞到达上止点时，静止不动，燃烧室容积不变，活塞做间歇性往复运动，实现等容燃烧加热，燃烧结束膨胀作功，燃烧和膨胀作功分离，由于燃烧有一定的过程时间，只能近似的遵循等容加热循环，但它的排气温度将遵循温度和体积之间相互变化关系。现在的材料，加工技术，结构理论已经能够实现等容燃烧循环。这种结构理论采用非传统的曲轴连杆结构，而是把曲轴连杆的摆线往复运动分解为摆线运动和直线往复运动两个独立运动，不再同时进行。部件主要采用非圆齿轮，行星齿轮和辅助闭环控制件。非圆齿轮包含两端的两个半圆齿轮和中间两段平行的直线齿段，作为行星齿轮的运动轨迹，通过他们之间的相互作用，活塞实现闭环间歇往复直线运动。行星齿轮和非圆齿轮啮合在直线齿段，行星齿轮停止公转，非圆齿轮完成往复直线运动。行星齿轮和非圆齿轮啮合在半圆齿段，行星齿轮公转加自转，非圆齿轮不动，实现摆线运动的换向和活塞的间歇静止。实现等容加热循环的内燃机，将使内燃机的热效率跃上一个新的台阶，降低油耗减少大气污染，同时更经济。固在现有的各项技术的基础上，等容燃烧循环内燃机是未来发展的方向。
热动导论及内燃机概况 热能与动力工程主要学习动力工程及工程热物理的基础理论，学习各种能量转换及有效利用的理论和技术，受到现代动力工程师的基本训练；具有进行动力机械与热工设备设计、运行、实验研究的基本能力。 而且主要分为暖通和内燃机两个方向。对于内燃机，以其热效率高、结构紧凑，机动性强，运行维护简便的优点著称于世。一百多年以来，内燃机的巨大生命力经久不衰。目前世界上内燃机的拥有量大大超过了任何其它的热力发动机，在国民经济中占有相当重要的地位。现代内燃机更是成为了当今用量最大、用途最广、无一与之匹敌的的最重要的热能机械。 当然内燃机同样也存在着不少的缺点，主要是：对燃料的要求高，不能直接燃用劣质燃料和固体燃料；由于间歇换气以及制造的困难，单机功率的提高受到限制，现代内燃机的最大功率一般小于4万千瓦，而蒸汽机的单机功率可以高达数十万千瓦；内燃机不能反转；内燃机的噪声和废气中有害成分对环境的污染尤其突出。可以说这一百多年来的内燃机的发展史就是人类不断革新，不断挑战克服这些缺点的历史。 内燃机发展至今，约有一个半世纪的历史了。同其他科学一样，内燃机的每一个进步都是人类生产实践经验的概括和总结。内燃机的发明始于对活塞式蒸汽机的研究和改进。在它的发展史中应当特别提到的是德国人奥托和狄塞尔，正是他们在总结了前人无数实践经验的基础上，对内燃机的工作循环提出了较为完善的奥托循环和狄塞尔循环，才使得到他们为止几十年间无数人的实践和创造活动得到了一个科学地总结，并有了质的飞跃，他们将前任粗浅的、纯经验的、零乱无序的的经验，加以继承、发展、总结、提高，找出了规律性，为现代汽油机和柴油机热力循环奠定了热力学基础，为内燃机的发展做出了伟大的贡献。 我们通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。活塞式内燃机将燃料和空气混合，在其气缸内燃烧，释放出的热能使气缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞作功，再通过曲轴连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。常见的有柴油机和汽油机，通过将内能转化为机械能，是通过做功改变内能。 往复活塞式内燃机的种类很多，主要的分类方法有这样一些：按所用的燃料的不同，分为汽油机，柴油机、煤油机、煤气机（包括各种气体燃料内燃机）等；按每个工作循环的行程数不同，分为四冲程和二冲程；按着火方式不同，分为点燃式和压燃式；按冷却方式不同，分为水冷式和风冷式；按气缸排列形式不同，分为直列式、V型、对置式、星型等；按气缸数不同，分为单缸内燃机和多缸内燃机等；按内燃机的用途不同，分为汽车用、农用、机车用、船用以及固定用等等。 首先我们来看一下汽油机在本世纪的发展历程。在汽车和飞机工业的推动下汽油机取得了长足的发展。按提高汽油机的功率、热效率、比功率和降低油耗等主要性能指标的过程，可以把汽油机的发展分为四个阶段。 第一阶段是本世纪最初二十年，为适应交通运输的要求，以提高功率和比功率为主。采取的主要技术措施是提高转速、增加缸数和改进相应辅助装置。这个时期内，转速从上世纪的500—800r/min提高到1000—1500r/min，比功率从3.68W/Kg提高到441.3—735.5W/Kg，对提高飞机的飞行性能和汽车的负载能力具有重大的意义。 第二阶段时间在20年代，主要解决汽油机的爆震燃烧问题。当时汽油机的压缩比达到4时，汽油机就发生爆震。美国通用汽车公司研究室的米格雷和鲍义德通过在汽油中加入少量的四乙基铝，干扰氧和汽油分子化合的正常过程，解决了爆震的问题，使压缩比从4提高到了8，大大提高了汽油机的功率和热效率。当时另一严重影响汽油机功率和热效率的因素是燃烧室的形状和结构，英国的里卡多及其合作者通过对多种燃烧室及燃烧原理的研究，改进了燃烧
缸内直喷汽油机技术发展趋势分析 前言 近几十年来，受能源日益枯竭、油价不断上涨、全球变暖等问题的困扰，在满足发动机排放要求的前提下改善发动机燃油经济性显得格外迫切。由于汽油机的燃油经济性比柴油机差，所以。降低汽油机的能耗已经成为汽车界当前必须要解决的问题。开发具有汽油机优点同时又具备柴油机部分负荷高燃油经济性优点的车用发动机是主要的研究目标。汽油缸内直(GDI)是提高汽油机燃油经济性的重要手段，近些年来，以缸内直喷为代表的新型混合气形成模式的研究与应用极大地提高了汽油机的燃油经济性。 1.GDI发动机技术发展现状 对于汽油机缸内直喷的工作方式，20世纪50年代德国的Benz300SL车型和60年代MAN—FM系统，70年代美国Texaco的TCCS系统和Ford的PROCO系统就曾经采用过o“。这些早期技术大多基于每缸2气门和碗形活塞燃烧室，利用柴油机的机械泵和喷油器实现后喷。这些早期的GDI发动机在大部分负荷范围实现了无节气门控制并且燃油经济性接近非直喷柴油机。其主要缺点是由于采用机械式供油系统，各负荷甚至全负荷时后喷时刻 是固定的，燃烧烟度限制了空燃比不能超过20：l口采用柴油机供油系统并利用涡轮增压技术来增加功率输出，使得汽油机性能与柴油机相似，且在部分负荷时有更差的HC排放。空气利用效率低，机械供油系统受到转速范围的限制，使得发动机的输出功率非常低。因此，
受当时内燃机制造技术水平的限制，加之尚无电控喷射手段，开发出的GDI发动机性能和排放并不理想，没有得到实际应用。 20世纪90年代以后，由于发动机制造技术的提高，制造精密、性能优良的内燃机部件的应用和精度高、响应快的电控汽油直喷系统的应用使得GDI发动机的研究与应用得到快速发展。GDI发动机瞬态响应好，可以实现精确的空燃比控制，具有快速冷起动和减速断油能力及潜在的系统优化能力，这些都显示了它比进气道喷射汽油机更优越。采用先进的电子控制技术，解决了早期直喷发动机的控制和排放等方面的许多问题。新技术和电子控制策略的发展使得许多发动机制造企业重新考虑GDI发动机的潜在优点。1996年日本三菱汽车公司率先推出1．8L顶置双凸轮轴16气门4G93壁面引导型直喷发动机；丰田公司开发出了同时采用GDI和PFI两套供油系统的2GR--FSEV6发动机；通用公司2004年开发出了采用可变气门定时(VVT)技术的分层稀燃直喷发动机}宝马公司在低压均质混合气直喷GDIV12发动机的基础上，2006年又开发出了可以实现分层稀燃的R6直喷发动机；德国大众公司2000年底利用电子控制系统把与TDI 柴油机相似的原理用在汽油机上，开发了壁面引导型燃油分层直喷FSI发动机，并用于Lupo车上，其i00km的平均油耗只有4．9 L，成为世界上第一辆5L汽油机汽车；2004年奥迪公司开始将其2．OT—FsI燃油分层直接喷射增压汽油机推向市场。 目前，引进的大众FSI发动机是我国唯一量产的GDI发动机。缸内直喷技术对汽油的油品质量是个严格考验，正是基于这个原因，
内燃机车发展史及机车的结构原理 内燃机车（diesel locomotive）以内燃机作为原动力，通过传动装置驱动车轮的机车。根据机车上内燃机的种类，可分为柴油机车和燃气轮机车。由于燃气轮机车的效率低于柴油机车以及耐高温材料成本高、噪声大等原因，所以其发展落后于柴油机车。在中国，内燃机车的概念习惯上指的是柴油机。 发展 20世纪初，国外开始探索试制内燃机车。1924年，苏联制成一台电力传动内燃机车，并交付铁路便用。同年，德国用柴油机和空压缩机配接，利用柴油机排气余热加热压缩空气代替蒸汽，将蒸汽机车改装成为空气传动内燃机车。1925年，美国将一台220 kW电传动内燃机车投入运用，从事调车作业。30年代，内燃机车进入试用阶段，直流电力传动液力变扭器等广泛采用，并开始在内燃机车上采用液力耦合器和液力变扭器等热力传动装置的元件，但内燃机车仍以调车机车为主。30年代后期，出现了一些由功率为900～1 000 kW单节机车多节连挂的干线客运内燃机车。
第二次世界大战以后，因柴油机的性能和制造技术迅速提高，内燃机车多数配装了废气涡轮增压系统，功率比战前提高约50%，配置直流电力传动装置和液力传动装置的内燃机车的发展加快了，到了20世纪50年代，内燃机车数量急骤增长。60年代期，大功率硅整流器研制成功，并应用于机车制进，出现了交—直流电力传动的2 940 kw内燃机车。在70年代，单柴油机内燃机车功率已达到4 410kW。随着电子技术的发展，联邦德国在1971年试制出1 840 kW的交一直一交电力传动内燃机车，从而为内燃机车和电力机车的技术发展提供了新的途径。内燃机车随后的发展，表现为在提高机车的可靠性、耐久性和经济性，以及防止污染、降低噪声等方面不断取得新的进展。 中国从1958年开始制造内燃机车，先后有东风型等3种型号机车最早投入批量生产。1969年后相继批量生产了东风4等15种新机型，同第一代内燃机车相比较，在功率、结构、柴油机热效率和传动装置效率上，都有显着提高；而且还分别增设了电阻制或液力制动和液力换向、机车各系统保护和故障诊断显示、微机控制的功能；采用了承载式车体、静液压驱动等一系列新技术；机车可靠性和使用寿命方面，性能有很大提高。东风11客运机车的速度达到了160km/h。在生产内燃机车的同时，中国还先后从罗马尼亚、法国、美国、
简析汽车发动机发展现状及未来发展趋势 摘要：由于石油短缺和环保的双重压力，整车及发动机生产企业纷纷投入巨资进行各种高燃效、低能耗、低排放发动机的研发，因此，节能环保型的发动机将成为未来大发展趋势。 关键词：发动机发展现状未来发展 中国的汽车制造业发展迅猛，并且仍具有强大的发展空间，在汽车市场快速增长的拉动下，国内发动机市场近几年也呈现出蓬勃发展之势。近年来，面对世界石油资源日趋枯竭以及对环保要求的不断提高，人们十分重视发动机代用燃料的研究，如天然气、二甲醇以及混合动力等新产品在发动机上得到逐步的研发及应用。国内无论是整车企业还是专业的发动机制造企业都在加大研发力度，以求在激烈的市场上占据一席之地。外资企业也蜂拥而至，试图在前景光明的中国发动机市场分一杯羹。 性能先进优良、稳定性能好的发动机技术将在汽车节能、环保技术开发中起着关键性的决定作用。因此打造优良的汽车发动机成为提升汽车质量品牌的关键之举。由于石油短缺和环保的双重压力，整车及发动机生产企业纷纷投入巨资进行各种高燃效、低能耗、低排放发动机的研发，因此，节能环保型的发动机将成为未来大发展趋势。 1.目前我国发动机的发展现状体现在： 1.1.我国的汽车发动机以外资、合资品牌为主，自主品牌发展缓慢因历史原因，我国的汽车发动机生产起步晚，技术力量薄弱。虽然自主品牌乘用车发动机，尤其是轿车、微型车和商用车的发动机产销量出现了明显增长，市场份额不断扩大，但发动机的核心技术，如涡轮增压技术、燃油电喷技术、高压共轨技术等核心仍掌握在外资手中。我国的轿车发动机大多是改革开放后从引进、合资开始起步的。例如一汽与德国大众、上汽与美国通用、一汽与日本丰田、北京与现代以及北京与奔驰等。而自主品牌，如奇瑞、吉利、华晨等企业，基本都是2000年以后发展起来的，特别在最近的5年之中，才进入迅速发展时期，但与合资进入中国市场的跨国汽车巨头相比，明显起步晚了。因此，不论从技术还是产量上，与外资、合资品牌相比，国产自主品牌都存在着明显的差距。目前，轿车发动机，外资、合资品牌约占70%的市场份额，而自主品牌轿车发动机只占30%的市场份额。 1.2.发动机产销逐年增长，生产集中度明显提高 中汽协的有关数据显示，2011年全年，我国累计产销汽车发动机1671.91万台和1697.14万台，2011年发动机生产企业销售累计增长最快的是上汽通用五菱，增幅为59.30%；最小的是北京现代，增幅为11.09%。在汽车行业迅猛发展的今天，发动机的产销发展前景更为广阔。但发动机的产销量仍然集中在各大合
内燃机发展及存在的问题研究 摘要本文主要从技术进步角度针对内燃机的发展历程进行了阐述，分析了各个时期内燃机的技术突破。同时对于目前内燃机技术研究中存在的问题进行了分析，给出了相应的解决办法和思路，为相关技术人员研究内燃机发展和确定以后的研究方向等提供了有益的参考。 关键词内燃机；发展；问题；研究 前言 内燃机是一种能够提供动力的机械类装置，同时也是燃烧类发动机里最具有代表性的一种[1-5]。在人类文明的发展和进步中，内燃机发挥了巨大的作用，特别是在科学技术进步、社会发展和改善人们生活品质方面贡献突出，现代社会上绝大部分的动力机械或交通工具主要依靠发动机燃烧燃料驱动。内燃机自百年前被发明制造出来以后，经过几代人的不断改进研究，其燃烧机技术得到了飞速发展，燃烧效率大大提高，燃烧废气排量和组成得到了有效控制，但仍存在一定问题待研究和改进。本文针对内燃机发展历程进行了分析，对于目前存在的问题进行了研究。 1 内燃机发展历程分析 近百年来，随着内燃机技术的不断发展，人们对于内燃机驱动的交通工具的要求也发生了变化，不仅要追求内燃机的安全性能，同时要考虑内燃机的动力性、经济性、美观性舒适性等，下文主要从内燃机技术发展的角度进行了阐述。 在20世纪二十年代初期，内燃机的主要研究和发展领域是提高内燃机的功率和内燃机的比功率，最主要的目前目的是降低交通工具运输的成本。相关研究人员通过加大增加内燃机气缸数量，以及增加内燃机的转动速度等措施大大增加了内燃机的比功率值。20世纪二十年代以后，随着科学技术的发展，内燃机燃料燃烧过程中的爆震问题日益凸显，相关研究人员采用的技术解决方法是将四乙基铅加入到燃料中，通过对氧气和燃料的燃烧过程进行干扰，最终降低了燃烧爆震的程度，同时在此过程中随着燃料压缩比的增大，燃料的燃烧热效率及功率都大大提高。20世纪四十年代初期，涡轮增压技术问世，该技术利用排出气体的压力对进入空气压缩，大大提高了燃料的燃烧效率和内燃机功率。20世纪四十年代到五十年代，随着高强度、耐高温、低密度材料的不断推陈出新以及精密机械加工制造技术的突飞猛进，制造的内燃机结构方面更加紧凑、体积更小、转动速度更快，能够实现快速方便移动，在交通工具上有了更广泛地应用。20世纪六十至七十年代，随着交通工业的飞速发展，对内燃机的功率和转动速度提出了更高的要求，世界各大制造商纷纷投入巨资进行内燃机的研发，进一步提高内燃机的燃烧性能和结构稳定性能。20世纪九十年代，石油危机爆发，人们对资源利用更加谨慎，技术人员开始研究低耗节能内燃机技术并取得了一系列成果。比如通过降低交通工具行驶速度，发展小功率内燃机技术，总体也降低了交通工具
内燃机新能源技术现状及发展趋势 随着人类城市化进程的加快、人口总量的不断激增和社会分工体系的细化、深化，人类社会对各种资源的需求与日俱增。需求和资源的矛盾所引发的能源危机和环境保护已经成为全球共同面对的重大挑战。实现社会的可持续发展和科技领域的绿色革命成为决定人类历史进程的重要任务。在能源危机和环境保护的双重压力下，开发节能、高效、环保的新能源汽车成为汽车产业的共同命题。 近年来，我国汽车产业蓬勃发展，产销量和保有量迅速增加，已经连续连年成为全球汽车产销量第一的大国，正逐步进入汽车社会。但是，我国汽车工业同时也面临着产业结构调整和可持续发展的压力，存在产业安全和经济安全等问题，形势依然严峻。随着我国汽车保有量的增加，对石油的需求也不断增加，２００８年我国石油对外度存已经达到５２％，接近警戒线水平，石油安全未来将成为我国汽车工业发展的第一制约因素，汽车产业面临严峻的节能、减排和减少碳排放压力。因此，发展节能和新能源汽车是我国汽车产业实现可持续发展的必然选择。 一、新能源汽车的分类和发展趋势 根据我国《汽车产业发展政策》的有关规定，２００７年，国家发展和改革委员会制定了《新能源汽车生产准入管理规则》，《规则》对新能源汽车做出了明确的定义：新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料而采用新型车载动力装
置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。 广义的新能源汽车包括电动汽车、气体燃料汽车、两用燃料汽车和双燃料汽车。目前发展比较快，也被大家所熟知的主要是电动汽车。 1、气体燃料汽车：主要指以液化石油气、天然气或二甲醚（DME）等气体为燃料的发动机的汽车。国内气体燃料汽车主要为液化气/天然气出租车，液化气/天然气客车、二甲醚客车和天然气卡车，其中以液化石油气汽车和天然气汽车为主。液化石油气汽车燃气供给系统相对简单，易于实现控制，在气体燃料汽车中所占的市场较大。但是液化石油气主要来源于原油炼化过程中的副产品，其价格随原油价格波动而波定在一定程度上影响了其推广应用。天然气汽车燃气供给系统相对复杂，燃气控制要求高，但是价格相对稳定，我国主要在天然气富产区域和西气东输沿线城市应用较广。二甲醚是柴油的替代燃料，其物理性质与液化石油气相近，常温常压下为气态，需要采用类似柴油机的高压共轨系统，控制系统复杂，目前还仅处于研发阶段。 近年来，我国燃气汽车领域不断取得技术进步，但是液化石油气由于低温难以气化的特点，在低温启动和排放控制方面都逐渐面临压力；二甲醚由于燃料易于气化、对非金属材料具有溶胀性等问题，应用技术还不成熟。而且要达到未来排放法规的要求，必须应用新型共轨控制技术；相对而言，天然气汽车技术发展相对较快，在动力性、经济性和排放控制等方面都可以达到下一阶段排放法规的要求。但是压缩天然气汽车压力容器储存的天然气存储质量有限，无法满足整车
内燃机简明发展史 内燃机作为一种动力机械，在现代社会中发挥着重要作用，几乎所有的汽车都是以内燃机作为动力的（虽然现在有电动车，有混合动力车，但绝大部分动力还是靠内燃机），大部分火车、轮船都是以内燃机为动力。内燃机有着久远的历史，现在内燃机广泛应用于航空、交通、农业、军事、机械等各个部门/领域，在世界经济发展中发挥着重要的作用。 人类的技术发明史告诉我们，任何一项成功的发明都不是一跳而就，一成功就达到尽善尽美的，内燃机的发展史也是这样。内燃机经历了一个有一个发展阶段，一次又一次的改进，现在越来越焕发出他的生机。 瓦特制造第一台蒸汽机 瓦特1769年取得第一项关于制造蒸汽机的专利，之后，他仍不断研究与改进。 图1 瓦特和他的蒸汽机 直到1781一1784年制成双作用蒸汽机，才算基本完成了蒸汽机的发明。瓦特之后，蒸汽机又经过多次较大的改进，历时100多年，才使其日臻完善。蒸汽机的改进，基本上是在不断发展的热力学理论的指导下，沿着提高蒸汽压强、多级分段膨胀和增加转速的方向进行的。第一次改进以1802年英国工程师特里维西克制成的“高压蒸汽机”为标志。他通过改进锅炉，使蒸汽压强从瓦特蒸汽机的0.8个大气压提高到3.5个大气压。第二次大改进是英国工程师沃尔夫于1816年制成的“复合式蒸汽机”，它比瓦特蒸汽机节省1/2燃料，机械效率(即转变为机械功的能量与消耗的总热能的比)达到7。又经过第三、第四、第五次大改进，到20世纪初，蒸汽压强已达20个大气压，机械效率提高到23%，功率超过2400马力。直到20世纪20年代以后，内燃机和汽轮机迅速发展起来，蒸汽机才逐渐被取代。在蒸汽机不断改进和发展的历程中，人们也越来越深刻地认识到蒸汽机的“天然”不足:蒸汽机必须有锅炉，体积庞大、笨重，机动性很差；热能要通过蒸汽介质再转化成机械功，效率很低……这些缺点都与燃料必须在汽缸外部燃烧一一“外燃”有关。所以，早就有人开始研究把“外燃”