浅述内燃机发展史及未来趋势

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　　摘 要 内燃机的发明，为人们交通工具的转变提供了不可或缺的基础，交通运输行业的飞速发展又为内燃机的改进指明了方向。本文通过对内燃机发展过程的回顾，提出未来内燃机的发展方向。
　　关键词 内燃机;发展史;未来趋势
　　内燃机是一种动力机械，应用领域较多，已经成为动力输出的首要选择。内燃机的发展为社会经济的发展提供了源源不断的动力，但同时也带来了环境的污染，我们应坚持内燃机动力输出地位不动摇，大力推动内燃机新技术的创新，研发新型环保能源，坚持走可持续发展道路。
　　1 内燃机的发展史
　　1.1 往复式内燃机
　　（1）煤气机。1860年，法国发明家莱诺发明了第一台实用内燃机。在此基础上，1876年，法国工程师德罗莎提出著名的等容燃烧四冲程循环原理。1876年，德国人奥托制成了第一台四冲程往复活塞式内燃机。在社会化大生产状况下，虽然煤气机较之蒸汽机拥有很大的优势，但还是无法满足交通运输的快速、轻便的要求。
　　（2）汽油机。19世纪下半叶，石油工业的兴起，燃料由煤气转换为石油，汽油机的概念提上日程。1883年，迈巴赫同戴姆勒制成了第一台往复式汽油机。这台汽油机功率高、效率高、转速快、体积小等特点，适合用于为交通工具提供动力。20世纪以来，汽油机已经广泛应用于交通运输行业，汽油机技术的革新，解决了汽油机的爆震燃烧问题。
　　（3）柴油机。1892年，德国迪塞尔博士发明压缩点火内燃机，1897年，世界上第一台压缩点火内燃机出世，也就是柴油机[1]。相比汽油机，柴油机自身的高压缩比占据一定优势。首先，柴油的价格相对汽油较为便宜;其次，柴油机是目前热效率最高的内燃机;最后，柴油机使用寿命较长。
　　1.2 转动式内燃机
　　（1）燃气轮机。1873年，布拉顿发明了一种定压燃烧的发动机。但由于条件限制，热效率未能得到有效发展。20世纪30年代空气动力学的出现、耐高温合金材料的发明以及冷却系统的发现，为燃气轮机进入实际运用打好了基础。燃气轮机相比往复式内燃机而言，规避了汽油机的爆震现象，也很少受到摩擦损失，结构简单，体积小，较少发生故障。
　　（2）旋转活塞式发动机。为避免往复式发动机的复杂性，技术人员曾多次提出新的创新设计，但大多因为设计的结构较为复杂，无法解决气缸密封难题而失败。1954年，德国人汪克尔经过不懈努力，突破气缸密封难题，发明三角旋转活塞转子发动机，转子每旋转一圈可以完成一次四冲程循环。1962年，三角转子发动机利用到船舶上，到了80年代，启用于汽车引擎。
　　2 内燃机快速增长带来的危害
　　随着经济技术的发展，民众的消费观念向衣食住行靠拢，汽车逐渐走向千家万户。汽车的普及方便了民众的出行，但同时以化学石油燃料为主的车用传统内燃机也带来了资源的损耗和民众生活环境的污染[2]。
　　环境问题已经成为世界性的难题，这其中就与内燃机的普及有着密切的联系。汽车数量增加，汽车尾气排放已经是影响城市空气污染的罪魁祸首，引起社会的一致关注，环保压力倍增。为了顺应时代的发展，内燃机行业必须做出新的创新，从传统产业向高新技术转型，开发新型环保能源，减小内燃机带来的危害。
　　3 内燃机的发展趋势
　　未来几年是内燃机技术的重要发展阶段，是内燃机行业的转型时期。随着燃油技术和内燃机技术的提高，能源利用效率增加。同时，代用燃料也得到了很大进步，发展中小型内燃机的涡轮增加技术，必然会在节能环保方面有所改善，最终提升民众的生存环境。
　　3.1 提高内燃机制造技术
　　近年来，国外开发了数十种先进的内燃机，资源的倾斜换来了巨大的收益，内燃机制造技术的进步体现在气动热力学、燃烧、材料、工艺等各个方面。为了提升内燃机制造技术，应学习西方先进的制造经验，加大科技投入、资源倾斜，坚持自主创新，改进内燃机制造工艺，开发新材料，提升燃油利用率。
　　3.2 新燃料的应用
　　在全球气候变暖环境下，内燃机带来的污染问题迫在眉睫，迫使我们需要研发新型可再生燃料，其中，氢能源是最为理想的环保能源，是现今技术人员的研究方向。但由于现阶段制取氢气存在诸多问题：成本高、效率低、储存不便，至今没有形成产业化。于是技术人员开始转向生物质能源和燃料的开发。生物质燃料主要包括生物乙醇和生物柴油。无论哪种燃料，都是以液态形式与传统燃料搭配使用，只需要对内燃机材质做一些小小的改动就可以实现。希望可以通过新燃料的应用，解决世界环境资源危机。
　　3.3 发展中小型内燃机的涡轮增压技术
　　20世纪中期，内燃机涡轮增压技术得到了广泛应用，通过涡轮增压技术，可以提升内燃机近三倍的功率。但是由于技术原因，导致涡轮增压技术大都应用在大型内燃机上，只有少部分应用在中小型内燃机上。
　　现如今，发展中小型内燃机的涡轮增压技术是内燃机发展的主要方向[3]。先进的涡轮增压技术可以提高进气系统的响应特性，提升内燃机的大负荷效率，提高低速转矩特性，提高内燃机的功率密度。
　　3.4 提高内燃机工作效率
　　提升燃油经济性，提升内燃机的热效率是现今内燃机技术发展的重点。想要达成这一目标，首先需要考虑内燃机耗能的方面，降低终端负荷;其次需要改进驱动系统，降低摩擦损耗;然后改善进排气系统，降低排量;最后改进传动系统，降低能量损耗。内燃机工作效率的提高，将会拥有低排放、低油耗等特点，在石油资源危机的现代，提升燃油经济性，提高内燃机工作效率无疑为内燃机技术的革新提供了有力的支持。
　　4 结束语
　　在相当长的时间内，内燃机依然是交通工具的主要动力来源。在环境污染、能源危机的威逼下，可再生环保燃料的研发以及内燃机技术的革新，已经成为内燃机技术发展的未来趋势，应积极鼓励内燃机技術的革新和新型环保燃料的研发，为内燃机技术的革新提供物质基础。
　　参考文献
　　[1] 詹樟松.内燃机技术的发展过程和趋势[J].内燃机，1999，（05）：3-7.
　　[2] 盖景川.内燃机行业发展及展望[J].山东工业技术，2014，（09）：90-91.
　　[3] 苏万华，张众杰，刘瑞林，等.车用内燃机技术发展趋势[J].中国工程科学，2018，20（01）：97-103.
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