1.1.4 内燃机的发明

鉴于蒸汽机过于笨重、启动慢和热效率低等问题，在17世纪末就已经有人提出制造内燃机的想法。经过150多年的不懈努力，终于在19世纪中叶，人们看到了内燃机出现的曙光。

1862年，法国工程师罗夏在本国科学家卡诺研究热力学的结论的基础上，提出了四冲程内燃机的工作原理：活塞下移，进燃气；活塞上移，压缩燃气；点火，气体迅速燃烧膨胀，活塞下移做功；活塞上移，排出废气。4个冲程周而复始，推动机器不停地运转。罗夏提出了四冲程内燃机的理论，而将这一理论变为现实的是德国发明家尼古拉斯·奥托（图1-15）。

1876年，奥托设计并制成了第一台四冲程内燃机（图1-16）。这台内燃机使用煤气作为燃料，采用火焰点火。它具有体积小、转速快和热效率高等优点，其工作原理与现代内燃机的工作原理已经非常接近，它是第一台能代替蒸汽机的实用内燃机。为了纪念奥托的发明，内燃机工作过程中的进气、压缩、做功、排气4个冲程的循环方式被称为“奥托循环”。

图1-15 尼古拉斯·奥托

图1-16 奥托发明的四冲程内燃机

以煤气为燃料的内燃机虽然比蒸汽机具有更强的优越性，但在社会化大生产情况下，仍不能满足交通运输业的高速、轻便等要求。因为它以煤气为燃料，需要庞大的煤气发生炉和管道系统。而且煤气的热值低（1.75×107～2.09×107J/m3），故以煤气为燃料的内燃机转速慢，功率小。到19世纪下半叶，随着石油工业的兴起，用石油产品取代煤气作为燃料已成为必然趋势。

1883年，德国人戈特利布·戴姆勒在好朋友威廉·迈巴赫的帮助下，在奥托四冲程内燃机的基础上，使用汽油作为燃料，改进开发了第一台汽油机（图1-17）。后来他们还制成了世界上第一台轻便小巧的化油器式、电点火的小型汽油机，其转速达到了当时创纪录的750r/min，汽油则成为汽车的一种理想的动力源。

图1-17 第一台汽油机

1897年，德国工程师鲁道夫·狄塞尔（图1-18）摘取了“柴油机发明者”的桂冠，他成功试制出世界上第一台柴油机（图1-19）。狄塞尔经过多年研究，于1892年提出压燃式内燃机原理，为柴油机的诞生奠定了理论基础。后来狄塞尔经过多年的不懈努力，克服了重重困难，终于在一片质疑声中将柴油机变为现实。柴油机是动力工程方面的又一项伟大的发明，它的油耗比汽油机低了约1/3，是汽车的又一颗机能良好的“心脏”。后人为了纪念狄塞尔的功绩，将柴油机称为“狄塞尔”（英语中的diesel即为柴油机的意思）。现在你仍可以在许多汽车后面看到DIESEL的字样，表示这是一辆柴油发动机汽车。

图1-18 鲁道夫·狄塞尔

图1-19 第一台柴油机