淺述內燃機發展史及未來趨勢

練紅剛

摘 要 內燃機的發明，為人們交通工具的轉變提供了不可或缺的基礎，交通運輸行業的飛速發展又為內燃機的改進指明了方向。本文通過對內燃機發展過程的回顧，提出未來內燃機的發展方向。

關鍵詞 內燃機;發展史;未來趨勢

內燃機是一種動力機械，應用領域較多，已經成為動力輸出的首要選擇。內燃機的發展為社會經濟的發展提供了源源不斷的動力，但同時也帶來了環境的污染，我們應堅持內燃機動力輸出地位不動搖，大力推動內燃機新技術的創新，研發新型環保能源，堅持走可持續發展道路。

1 內燃機的發展史

1.1 往復式內燃機

（1）煤氣機。1860年，法國發明家萊諾發明了第一臺實用內燃機。在此基礎上，1876年，法國工程師德羅莎提出著名的等容燃燒四沖程循環原理。1876年，德國人奧托制成了第一臺四沖程往復活塞式內燃機。在社會化大生產狀況下，雖然煤氣機較之蒸汽機擁有很大的優勢，但還是無法滿足交通運輸的快速、輕便的要求。

（2）汽油機。19世紀下半葉，石油工業的興起，燃料由煤氣轉換為石油，汽油機的概念提上日程。1883年，邁巴赫同戴姆勒制成了第一臺往復式汽油機。這臺汽油機功率高、效率高、轉速快、體積小等特點，適合用于為交通工具提供動力。20世紀以來，汽油機已經廣泛應用于交通運輸行業，汽油機技術的革新，解決了汽油機的爆震燃燒問題。

（3）柴油機。1892年，德國迪塞爾博士發明壓縮點火內燃機，1897年，世界上第一臺壓縮點火內燃機出世，也就是柴油機[1]。相比汽油機，柴油機自身的高壓縮比占據一定優勢。首先，柴油的價格相對汽油較為便宜;其次，柴油機是目前熱效率最高的內燃機;最后，柴油機使用壽命較長。

1.2 轉動式內燃機

（1）燃氣輪機。1873年，布拉頓發明了一種定壓燃燒的發動機。但由于條件限制，熱效率未能得到有效發展。20世紀30年代空氣動力學的出現、耐高溫合金材料的發明以及冷卻系統的發現，為燃氣輪機進入實際運用打好了基礎。燃氣輪機相比往復式內燃機而言，規避了汽油機的爆震現象，也很少受到摩擦損失，結構簡單，體積小，較少發生故障。

（2）旋轉活塞式發動機。為避免往復式發動機的復雜性，技術人員曾多次提出新的創新設計，但大多因為設計的結構較為復雜，無法解決氣缸密封難題而失敗。1954年，德國人汪克爾經過不懈努力，突破氣缸密封難題，發明三角旋轉活塞轉子發動機，轉子每旋轉一圈可以完成一次四沖程循環。1962年，三角轉子發動機利用到船舶上，到了80年代，啟用于汽車引擎。

2 內燃機快速增長帶來的危害

隨著經濟技術的發展，民眾的消費觀念向衣食住行靠攏，汽車逐漸走向千家萬戶。汽車的普及方便了民眾的出行，但同時以化學石油燃料為主的車用傳統內燃機也帶來了資源的損耗和民眾生活環境的污染[2]。

環境問題已經成為世界性的難題，這其中就與內燃機的普及有著密切的聯系。汽車數量增加，汽車尾氣排放已經是影響城市空氣污染的罪魁禍首，引起社會的一致關注，環保壓力倍增。為了順應時代的發展，內燃機行業必須做出新的創新，從傳統產業向高新技術轉型，開發新型環保能源，減小內燃機帶來的危害。

3 內燃機的發展趨勢

未來幾年是內燃機技術的重要發展階段，是內燃機行業的轉型時期。隨著燃油技術和內燃機技術的提高，能源利用效率增加。同時，代用燃料也得到了很大進步，發展中小型內燃機的渦輪增加技術，必然會在節能環保方面有所改善，最終提升民眾的生存環境。

3.1 提高內燃機制造技術

近年來，國外開發了數十種先進的內燃機，資源的傾斜換來了巨大的收益，內燃機制造技術的進步體現在氣動熱力學、燃燒、材料、工藝等各個方面。為了提升內燃機制造技術，應學習西方先進的制造經驗，加大科技投入、資源傾斜，堅持自主創新，改進內燃機制造工藝，開發新材料，提升燃油利用率。

3.2 新燃料的應用

在全球氣候變暖環境下，內燃機帶來的污染問題迫在眉睫，迫使我們需要研發新型可再生燃料，其中，氫能源是最為理想的環保能源，是現今技術人員的研究方向。但由于現階段制取氫氣存在諸多問題：成本高、效率低、儲存不便，至今沒有形成產業化。于是技術人員開始轉向生物質能源和燃料的開發。生物質燃料主要包括生物乙醇和生物柴油。無論哪種燃料，都是以液態形式與傳統燃料搭配使用，只需要對內燃機材質做一些小小的改動就可以實現。希望可以通過新燃料的應用，解決世界環境資源危機。

3.3 發展中小型內燃機的渦輪增壓技術

20世紀中期，內燃機渦輪增壓技術得到了廣泛應用，通過渦輪增壓技術，可以提升內燃機近三倍的功率。但是由于技術原因，導致渦輪增壓技術大都應用在大型內燃機上，只有少部分應用在中小型內燃機上。

現如今，發展中小型內燃機的渦輪增壓技術是內燃機發展的主要方向[3]。先進的渦輪增壓技術可以提高進氣系統的響應特性，提升內燃機的大負荷效率，提高低速轉矩特性，提高內燃機的功率密度。

3.4 提高內燃機工作效率

提升燃油經濟性，提升內燃機的熱效率是現今內燃機技術發展的重點。想要達成這一目標，首先需要考慮內燃機耗能的方面，降低終端負荷;其次需要改進驅動系統，降低摩擦損耗;然后改善進排氣系統，降低排量;最后改進傳動系統，降低能量損耗。內燃機工作效率的提高，將會擁有低排放、低油耗等特點，在石油資源危機的現代，提升燃油經濟性，提高內燃機工作效率無疑為內燃機技術的革新提供了有力的支持。

4 結束語

在相當長的時間內，內燃機依然是交通工具的主要動力來源。在環境污染、能源危機的威逼下，可再生環保燃料的研發以及內燃機技術的革新，已經成為內燃機技術發展的未來趨勢，應積極鼓勵內燃機技術的革新和新型環保燃料的研發，為內燃機技術的革新提供物質基礎。

參考文獻

[1] 詹樟松.內燃機技術的發展過程和趨勢[J].內燃機，1999，（05）：3-7.

[2] 蓋景川.內燃機行業發展及展望[J].山東工業技術，2014，（09）：90-91.

[3] 蘇萬華，張眾杰，劉瑞林，等.車用內燃機技術發展趨勢[J].中國工程科學，2018，20（01）：97-103.