内燃机的历史与前景及其创新

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

动小以及对负荷变化的反应迅速等优点，在小客车上的应用占压倒优势。在内河船舶和工程机械方面，柴油机几乎是唯一的原动机。在铁路机车方面，蒸汽机车在国外已被淘汰，在我国已经停止生产正逐步被柴油机车和电力机车所代替，而且机车用柴油机的功率不断增长。在远洋海轮方面，柴油机也是主要动力。据1984年统计，全世界当年生产的大型船舶有1007艘，其中99%是用柴油机驱动的。在25万吨以下的船舶中，柴油机是目前最经济的动力装置，其数量更是占压倒性优势。在军用舰艇方面，近年来，各国均在大力发展核能动力及燃气轮机动力装置，但在轻型舰艇上，柴油机仍然占优势。在水面舰艇中的猎潜艇、导弹快艇、鱼雷快艇、巡逻艇、扫雷艇、登陆艇以及大部分常规潜艇和各种军辅船等仍然以柴油机为主要动力，只有少数的水面舰艇则采用柴油机-燃气轮机联合动力装置。

内燃机的工作原理是让燃料在机器内燃烧产生热量向外界传输机械能。常见的内燃机有4个工作程序1：吸气冲程2：压缩冲程3：做功冲程 4：排气冲程。

内燃机最新的创新技术：

1共轨喷射技术：共轨系统与之前以凸轮轴驱动的柴油喷射系统不同，共轨式柴油喷射系统将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开。电磁阀控制的喷油器替代了传统的机械式喷油器，燃油轨中的燃油压力由一个径向柱塞式高压泵产生，压力大小与发动机的转速无关，可在一定范围内自由设定。共轨中的燃油压力由一个电磁压力调节阀控制，根据发动机的工作需要进行连续压力调节。电控单元作用于喷油器电磁阀上的脉冲信号控制燃油的喷射过程。喷油量的大小取决于燃油轨中的油压和电磁阀开启时间的长短，及喷油嘴液体流动特性。

2 电子管理系统：传统的柴油机是由调速器控制其喷油量，由凸轮控制其喷油定时、进排气等过程，能使柴油机在额定工况下实现性能的优化。但是当柴油机的工况、海况、外界环境、燃油品质发生变化，凸轮轴磨损或者机械间隙改变导致喷油正时、喷油速率、配气正时、气阀时面值等参数偏离其设计的最佳值时，均会影响柴油机经济性能。电控型柴油机也称为智能型柴油机，即将电子设备及软件应用于船用柴油机并成为其重要部分的新型柴油机。根据柴油机燃烧理论，主要是应用了电控技术，通过控制燃油喷射正时、喷油量、喷射速率、压力以及进、排气阀正时，能够有效地实现柴油机在各种负荷下的性能最优化，从而达到在满足最新排放要求下，提高其经济性、可靠性、操纵灵活性和延长使用寿命。例如，新的mtu4000系列柴油机采用ADEC柴油机电子管理系统。这种ＡＤＥＣ单元具有三级喷射（预喷、主喷和后喷）能力，可以优化控制燃油的喷射过程，以减少有害物质的排放，提高燃料消耗率。该柴油机管理装置可以调节柴油机的扭矩，是调节器性能达到很高的精度。柴油机的应用范围及调整是通过ADEC中存储的数据组来确定的。此外，利用AＤEC装置，还可以远程查询柴油机数据，或者在维修时仿制一种新的柴油机调节器。

3 废气再循环技术（ＥＧＲ）：EGR是将一部分排气（5%--20%）引入进气系统，和混合气一起再进入气缸燃烧，EGR是控制废气排放的主要措施。一部分排气的再循环减少了排气总量。由于废气的比热值增加，同时使进入气缸混合气中单位燃料对应的氧浓度减少，降低了燃烧速度，燃烧温度下降，从而有效控制燃烧污染物的生成。

内燃机未来的发展将着重于改进燃烧过程，提高机械效率，减少散热损失，降低燃料消耗率；开发和利用非石油制品燃料、扩大燃料资源；减少排气中有害成分，降低噪声和振动，减轻对环境的污染；采用高增压技