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最早发明实用发电机的德国科学家是谁

寒冷的玫瑰
高贵的朋友
2022-12-30 18:19:58

最早发明实用发电机的德国科学家是谁?

最佳答案
微笑的溪流
小巧的小海豚
2026-03-31 19:55:49

韦纳·冯·西门子。

这里还有一些关于发电机的信息,希望对你有用:

发电机:法拉第(英)发电机原型;皮克希(法)最初发电 机

电动机:Søren Hjorth

在公元1831年,法拉第将一个封闭电路中的导线通过电磁场,导线转动有电流流过电线,法拉第因此了解到电和磁场之间有某种紧密的关连,他建造了第一座发电机原型,其中包括了在磁场中迥转的铜盘,此发电机产生了电力。在此之前,所有的电皆由静电机器和电池所产生,而这二者均无法产生巨大力量。但是,法拉第的发电机终于改变了一切。

发电机包括一个能在二个或二个以上的磁场间迅速旋转的电磁铁,当二个磁场相互交错,就产生了电,由电线从发电机中导出。电子工程师依发电机线绕的方式和磁铁的安排,而获得交流电(AC)或直流电(DC),大部分发电机都是产生交流电,它比直流电更易由传输线作长距离的传送。

学过物理课的人都会记得,英国科学家法拉第于1831 年发现了电磁感应原理。这一在人类社会发展过程中起到重要作用的原理是说:“当磁场的磁力线发生变化时,在其周围的导线中就会感应产生电流。”

法拉第曾煞费苦心,通过研究和反复实验,终于发现了这一影响巨大的科学原理,而且他确信,利用此原理肯定能制造出可以实际发电的发电机。

就在法拉第发现电磁感应原理的第二年,受法拉第发现的启示,法国人皮克希应用电磁感应原理制成了最初的发电机。

皮克希的发电机是在靠近可以旋转的U 形磁铁(通过手轮和齿轮使其旋转)的地方,用两根铁芯绕上导线线圈,使其分别对准磁铁的N 极和S 极,并将线圈导线引出。这样,摇动手轮使磁铁旋转时,由于磁力线发生了变化,结果在线圈导线中就产生了电流。

由这种发电机的装置可以知道,每当磁铁旋转半圈时,线圈所对应的磁铁的磁极就改变一次,从而使电流的方向也跟着改变一次。为了改变这种情况,使电流方向保持不变,皮克希想出了一个巧妙的办法:在磁铁的旋转轴上加装两片相互隔开成圆筒状的金属片,由线圈引出的两条线头,经弹簧片分别与两个金属片相接触。另外,再用两根导线与两个金属片接触,以引出电流。这个装置,就叫做整流子,在后来的发电机上仍得到应用。

整流子为什么能保持电流方向不变呢?这是因为电流从线圈流入整流子,而整流子是和磁铁一起旋转的。当磁铁转过半圈,线圈中电流方向倒逆过来,整流子也正好转过半周来而掉转了方向,因而输出的电流方向始终是不变的。

皮克希发明的这种发电机在世界上是首创,当然也有其不足之处。需要对它进行改进的地方,一是转动磁铁不如转动线圈更为方便灵活;二是通过整流子可以得到定向的电流,但是电流强弱还是不断变化的。为改变这种情况,人们采用增加一些磁铁和线圈数量,并稍微错开地将变化的电流一起引出的办法,使输出电流的强度变化控制在一定的范围内。

从皮克希发明发电机后的30 多年间,虽然有所改进,并出现了一些新发明,但成果不大,始终未能研制出能输出像电池那样大的电流,而且可供实用的发电机。

1867 年,德国发明家韦纳·冯·西门子对发电机提出了重大改进。他认为,在发电机上不用磁铁(即永久磁铁),而用电磁铁,这样可使磁力增强,产生强大的电流。

西门子用电磁铁代替永久磁铁发电的原理是,电磁铁的铁芯在不通电流时,也还残存有微弱的磁性。当转动线圈时,利用这一微弱的剩磁发出电流,再反回给电磁铁,促使其磁力增强,于是电磁铁也能产生出强磁性。

接着,西门子着手研究电磁铁式发电机。很快就制成了这种新型的发电机,它能产生皮克发电机所远不能相比的强大电流。同时,这种发电机比连接一大堆电池来通电要方便得多,因而它作为实用发电机被广泛应用起来。

西门子的新型发电机问世后不久,意大利物理学家帕其努悌于1865 年发明了环状发电机电枢。这种电枢是以在铁环上绕线圈代替在铁芯棒上绕制的线圈,从而提高了发电机的效率。

实际上,帕斯努悌早在1860 年就提出了发电机电枢的设想,但未能引起的人们的注意。1865 年,他又在一本杂志上发表了这一独创性的见解,仍未得到社会的公认。

到了1869 年,比利时学者古拉姆在法国巴黎研究电学时,看到了帕其努悌发表的文章,认为这一发明有其优越性。于是,他就根据帕其努悌的设计方案,兼采纳了西门子的电磁铁式发电机原理进行研制,于1870 年制成了性能优良的发电机。

在帕其努悌的发明中,对发电机的整流子部分进行了重要改进,使发电机发出的电流强度变化极小。而采用帕其努悌设计方案制成的古拉姆式发电机,其发出的电流强度变化也很小。这是古拉姆发电机的优良性能的表现之一。

古拉姆发电机的性能好,所以销路很广,他不仅发了财,而且被人们誉为“发电机之父”。

有些人看到古拉姆发明发电机获得成功,也想对发电机进行改进从而制造出更先进的发电机。在这些人中,就有德国的西门子公司研究发电机的工程师阿特涅。他发明了古拉姆发电机不同的线圈绕线方式,制成了性能良好的发电机。

古拉姆发电机的电枢是将铁丝绕成环状,在环与环之间夹上纸进行绝缘,然后将环捆在一起作为铁芯,在其上面绕上导线线圈,再由线圈的不同部位引出一些导线,接向带整流子。而阿特涅发电机的电枢,是用许多薄圆铁板以纸绝缘后重叠起来,制成铁芯,然后在上面绕上导线线圈。人们把这种方法叫做“鼓卷”,意思是像鼓一样的形状。经过这种改进后,发电机无论是外观或是性能,都比原来有了很大起色。

西门子公司由于阿特涅的这项发明而益发驰名。于是,德国以西门子公司为核心,大力研制各种发电机,从而使电力工业得到了迅速的发展。

随着发电机的逐渐大型化,转动发电机的动力也发生了变化。其中以水力作动力更使人们感兴趣。这是因为用水力转动大型发电机较方便,而且不消耗燃料,成本低。因此,西门子公司又投入水力发电的研究工作。

利用水力发电与水力发电不同,前者必须将发电机安装在水流湍急的地方,也就是水流落差大的地方。这样,就必须在山中河川的上游发电,然后再输送到远方的城市。

为了远距离输送电,就要架设很长的输电线。但是,在输电线中通过很强的电流时,电线就要发热,这样,好不容易发出的电能在送向远方的途中,却因为电线发热而损耗掉了。

为了减少电能在长距离输送中的发热损耗,可以采用的办法有两个:一是增加电压的截面积,即将电线加粗,减小电阻;二是提高电压而减小电流。

前一个措施因需要大量的金属导线,而且架设很粗的导线有很多困难,因而很难得到采用。比较起来,还是后一个措施有实用价值。然而,对于当时使用的直流电来说,使其电压提高或降低都是难以实现的。于是,人们只得开始考虑利用电压很容易改变的交流电。

看来,将直流发电机改为交流电发电机比较容易,主要是取掉整流子就行了。所以,西门子公司的阿特涅便于1873 年发明了交流发电机。此后,对交流发电机的研究工作便盛行起来,从而使这种发电机得到了迅速的发展

最新回答
鳗鱼小鸽子
包容的黑米
2026-03-31 19:55:49

在公元1831年,法拉第将一个封闭电路中的导线通过电磁场,导线转动有电流流过电线,法拉第因此了解到电和磁场之间有某种紧密的关连,他建造了第一座发电机原型,其中包括了在磁场中迥转的铜盘,此发电机产生了电力。在此之前,所有的电皆由静电机器和电池所产生,而这二者均无法产生巨大力量。但是,法拉第的发电机终于改变了一切。 法国人皮克希应用电磁感应原理制成了最初的发电机。皮克希发明的这种发电机在世界上是首创,当然也有其不足之处。 西门子公司的阿特涅于1873 年发明了交流发电机。 1867 年,德国发明家韦纳·冯·西门子对发电机提出了重大改进。 1870 年比利时学者古拉姆制成了性能优良的发电机。 西门子公司的阿特涅于1873 年发明了交流发电机。 所以应是A了

友好的发带
活力的草丛
2026-03-31 19:55:49
19世纪80年代,德国人卡尔•本茨设计出内燃机,并以内燃机为动力,在1885年试制汽车成功.此后,汽车经过不断改进,成为一种大众化的交通工具.

故答案为:

卡尔•本茨.

发嗲的香水
忧虑的小鸽子
2026-03-31 19:55:49
蒸汽机

世界上第一台蒸汽机是由古希腊数学家亚历山大港的希罗(Hero of Alexandria)于1世纪发明的汽转球(Aeolipile),不过它只不过是一个玩具而已。 约1679年法国物理学家丹尼斯·巴本在观察蒸汽逃离他的高压锅后制造了第一台蒸汽机的工作模型。约与此同时萨缪尔·莫兰也提出了蒸汽机的主意。1698年托马斯·塞维利、1712年托马斯·纽科门和1769年詹姆斯·瓦特制造了早期的工业蒸汽机,他们对蒸汽机的发展都做出了自己的贡献。1807年罗伯特·富尔顿第一个成功地用蒸汽机来驱动轮船。瓦特并不是蒸汽机的发明者,在他之前,早就出现了蒸汽机,即纽科门蒸汽机,但它的耗煤量大、效率低。瓦特运用科学理论,逐渐发现了这种蒸汽机的毛病所在。从1765年到1790年,他进行了一系列发明,比如分离式冷凝器、汽缸外设置绝热层、用油润滑活塞、行星式齿轮、平行运动连杆机构、离心式调速器、节气阀、压力计等等,使蒸汽机的效率提高到原来纽科门机的3倍多,最终发明出了现代意义上的蒸汽机。

16世纪末到17世纪后期,英国的采矿业,特别是煤矿,已发展到相当的规模,单靠人力、畜力已难以满足排除矿井地下水的要求,而现场又有丰富而廉价的煤作为燃料。现实的需要促使许多人,如英国的帕潘、萨弗里、纽科门等就致力于“以火力提水”的探索和试验。

最初的真空蒸汽机被用来将矿井里的水抽出来。纽科门的蒸汽机将蒸汽引入气缸后阀门被关闭,然后冷水被撒入汽缸,蒸汽凝结时造成真空。活塞另一面的空气压力推动活塞。在矿井中联结一根深入竖井的杆来驱动一个泵。蒸汽机活塞的运动通过这根杆传到泵的活塞来将水抽到井外。

第一个巨大的改善是将气缸与凝结缸通过一个阀门分开。瓦特在伯明翰发明了这个改进。这个改进提高了蒸汽机的效率。下一个改进是将阀门的操作自动化。

这些早期的真空蒸汽机的效率有限,但它们比较安全,因为它们的压力比较低,在物质发生损坏的情况下机器向内收缩,而不是向外爆炸。它们的效率受外部气压、气缸变形、燃烧和沸腾的效率和凝结能力的限制。理论最高效率受水在普通大气压下比较低的沸腾温度限制。使用高温高压的蒸汽为蒸汽机的效率带来了巨大的提高。但这种蒸汽机比真空蒸汽机危险得多。锅炉和机器的爆炸造成了许多大事故。安全阀在这里带来了很大的改进,在压力过高的情况下安全阀放气减压。但真正保证安全只有依靠建造、运行和维护的经验和安全规则。

萨弗里制成的世界上第一台实用的蒸汽提水机,在1698年取得标名为“矿工之友”的英国专利。他将一个蛋形容器先充满蒸汽,然后关闭进汽阀,在容器外喷淋冷水使容器内蒸汽冷凝而形成真空。打开进水阀,矿井底的水受大气压力作用经进水管吸入容器中;关闭进水阀,重开进汽阀,靠蒸汽压力将容器中的水经排水阀压出。待容器中的水被排空而充满蒸汽时,关闭进汽阀和排水阀,重新喷水使蒸汽冷凝。如此反复循环,用两个蛋形容器交替工作,可连续排水。

萨弗里的提水机依靠真空的吸力汲水,汲水深度不能超过六米。为了从几十米深的矿井汲水,须将提水机装在矿井深处,用较高的蒸汽压力才能将水压到地面上,这在当时无疑是困难而又危险的。

纽可门及其助手卡利在1705年发明了大气式蒸汽机,用以驱动独立的提水泵,被称为纽科门大气式蒸汽机。这种蒸汽机先在英国,后来在欧洲大陆得到迅速推广,它的改型产品直到19世纪初还在制造。纽科门大气式蒸汽机的热效率很低,这主要是由于蒸汽进入汽缸时,在刚被水冷却过的汽缸壁上冷凝而损失掉大量热量,只在煤价低廉的产煤区才得到推广。

1764年,英国的仪器修理工詹姆斯·瓦特为格拉斯哥大学修理纽可门蒸汽机模型时,注意到了这一缺点,并于1765年发明了设有与汽缸壁分开的凝汽器的蒸汽机,并于1769年取得了英国的专利。初期的瓦特蒸汽机仍用平衡杠杆和拉杆机构来驱动提水泵,为了从凝汽器中抽除凝结水和空气,瓦特装设了抽气泵。他还在汽缸外壁加装夹层,用蒸汽加热汽缸壁,以减少冷凝损失。

瓦特的创造性工作使蒸汽机迅速地发展,他使原来只能提水的机械,成为了可以普遍应用的蒸汽机,并使蒸汽机的热效率成倍提高,煤耗大大下降。因此瓦特是蒸汽机的改良者。

自18世纪晚期起,蒸汽机不仅在采矿业中得到广泛应用,在冶炼、纺织、机器制造等行业中也都获得迅速推广。它使英国的纺织品产量在20多年内(从1766年到1789年)增长了5倍,为市场提供了大量消费商品,加速了资金的积累,并对运输业提出了迫切要求。

在船舶上采用蒸汽机作为推进动力的实验始于1776年,经过不断改进,至1807年,美国的富尔顿制成了第一艘实用的明轮推进的蒸汽机船“克莱蒙”号。此后,蒸汽机在船舶上作为推进动力历百余年之久。

1800年,英国的特里维西克设计了可安装在较大车体上的高压蒸汽机。1803年,他把它用来推动在一条环形轨道上开动的机车,找来喜欢新奇玩意儿的人乘坐,向他们收费,这就是机车的雏型。英国的史蒂芬孙将机车不断改进,于1829年创造了“火箭”号蒸汽机车,该机车拖带一节载有30位乘客的车厢,时速达46公里/时,引起了各国的重视,开创了铁路时代。

19世纪末,随着电力应用的兴起,蒸汽机曾一度作为电站中的主要动力机械。1900年,美国纽约曾有单机功率达五兆瓦的蒸汽机电站。

蒸汽机的发展在20世纪初达到了顶峰。它具有恒扭矩、可变速、可逆转、运行可靠、制造和维修方便等优点,因此曾被广泛用于电站、工厂、机车和船舶等各个领域中,特别在军舰上成了当时唯一的原动机。

需要特别注意的是,许多教科书上(历史书、物理书)说瓦特是蒸汽机的发明者。这是误传。蒸汽机是英国人萨维利(Savery)于1698年、纽可门(Newcomen)于1705年各自独立发明的,用于矿井抽水。当时效率很低。1765年,瓦特在修理纽可门机的基础上,对蒸汽机做了重大改进,使冷凝器与汽缸分离,发明曲轴和齿轮传动以及离心调速器等,使蒸汽机实现了现代化,大大提高了蒸汽机的效率。瓦特的这些发明,仍使用在现代蒸汽机中,为纪念瓦特的贡献,功率的单位名称以其姓氏命名。

内燃机

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。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。

活塞式内燃机起源于用火药爆炸获取动力,但因火药燃烧难以控制而未获成功。1794年,英国人斯特里特提出从燃料的燃烧中获取动力,并且第一次提出了燃料与空气混合的概念。1833年,英国人赖特提出了直接利用燃烧压力推动活塞作功的设计。

之后人们又提出过各种各样的内燃机方案,但在十九世纪中叶以前均未付诸实用。直到1860年,法国的勒努瓦模仿蒸汽机的结构,设计制造出第一台实用的煤气机。这是一种无压缩、电点火、使用照明煤气的内燃机。勒努瓦首先在内燃机中采用了弹力活塞环。这台煤气机的热效率为4%左右。

英国的巴尼特曾提倡将可燃混合气在点火之前进行压缩,随后又有人著文论述对可燃混合气进行压缩的重要作用,并且指出压缩可以大大提高勒努瓦内燃机的效率。1862年,法国科学家罗沙对内燃机热力过程进行理论分析之后,提出提高内燃机效率的要求,这就是最早的四冲程工作循环。

1876年,德国发明家奥托(Otto)运用罗沙的原理,创制成功第一台往复活塞式、单缸、卧式、3.2千瓦(4.4马力)的四冲程内燃机,仍以煤气为燃料,采用火焰点火,转速为156.7转/分,压缩比为2.66,热效率达到14%,运转平稳。在当时,无论是功率还是热效率,它都是最高的。

奥托内燃机获得推广,性能也在提高。1880年单机功率达到11~15千瓦(15~20马力),到1893年又提高到150千瓦。由于压缩比的提高,热效率也随之增高,1886年热效率为15.5%,1897年已高达20~26%。1881年,英国工程师克拉克研制成功第一台二冲程的煤气机,并在巴黎博览会上展出。

随着石油的开发,比煤气易于运输携带的汽油和柴油引起了人们的注意,首先获得试用的是易于挥发的汽油。1883年,德国的戴姆勒(Daimler)创制成功第一台立式汽油机,它的特点是轻型和高速。当时其他内燃机的转速不超过200转/分,它却一跃而达到800转/分,特别适应交通动输机械的要求。1885~1886年,汽油机作为汽车动力运行成功,大大推动了汽车的发展。同时,汽车的发展又促进了汽油机的改进和提高。不久汽油机又用作了小船的动力。

1892年,德国工程师狄塞尔(Diesel)受面粉厂粉尘爆炸的启发,设想将吸入气缸的空气高度压缩,使其温度超过燃料的自燃温度,再用高压空气将燃料吹入气缸,使之着火燃烧。他首创的压缩点火式内燃机(柴油机)于1897年研制成功,为内燃机的发展开拓了新途径。

狄塞尔开始力图使内燃机实现卡诺循环,以求获得最高的热效率,但实际上做到的是近似的等压燃烧,其热效率达26%。压缩点火式内燃机的问世,引起了世界机械业的极大兴趣,压缩点火式内燃机也以发明者而命名为狄塞尔引擎。

这种内燃机以后大多用柴油为燃料,故又称为柴油机。1898年,柴油机首先用于固定式发电机组,1903年用作商船动力,1904年装于舰艇,1913年第一台以柴油机为动力的内燃机车制成,1920年左右开始用于汽车和农业机械。

早在往复活塞式内燃机诞生以前,人们就曾致力于创造旋转活塞式的内燃机,但均未获成功。直到1954年,联邦德国工程师汪克尔(Wankel)解决了密封问题后,才于1957年研制出旋转活塞式发动机,被称为汪克尔发动机。它具有近似三角形的旋转活塞,在特定型面的气缸内作旋转运动,按奥托循环工作。这种发动机功率高、体积小、振动小、运转平稳、结构简单、维修方便,但由于它燃料经济性较差、低速扭矩低、排气性能不理想,所以还只是在个别型号的轿车上得到采用。

汽轮机

公元1世纪,亚历山大的希罗记述的利用蒸汽反作用力而旋转的汽转球,又称为风神轮,是最早的反动式汽轮机的雏形。1629年,意大利的Gde布兰卡提出由一股蒸汽冲击叶片而旋转的转轮。1882年,瑞典的C.G.Pde拉瓦尔制成第一台5马力(3.67千瓦)的单级冲动式汽轮机。1884年,英国的C.A.帕森斯制成第一台10马力(7.35千瓦)的多级反动式汽轮机。1910年,瑞典的B.&F.容克斯川兄弟制成辐流的反动式汽轮机。

19世纪末,瑞典拉瓦尔和英国帕森斯分别创制了实用的汽轮机。拉瓦尔于1882年制成了第一台5马力(3.67千瓦)的单级冲动式汽轮机,并解决了有关的喷嘴设计和强度设计问题。单级冲动式汽轮机功率很小,现在已很少采用。

20世纪初,法国拉托和瑞士佐莱分别制造了多级冲动式汽轮机。多级结构为增大汽轮机功率开拓了道路,已被广泛采用,机组功率不断增大。帕森斯在1884年取得英国专利,制成了第一台10马力的多级反动式汽轮机,这台汽轮机的功率和效率在当时都占领先地位。

20世纪初,美国的柯蒂斯制成多个速度级的汽轮机,每个速度级一般有两列动叶,在第一列动叶后在汽缸上装有导向叶片,将汽流导向第二列动叶。现在速度级的汽轮机只用于小型的汽轮机上,主要驱动泵、鼓风机等,也常用作中小型多级汽轮机的第一级。

犹豫的铃铛
自觉的金鱼
2026-03-31 19:55:49
1872年,戴姆勒设计出四冲程发动机。 戈特利布·戴姆勒Gottlieb Daimler(1834-1900),德国工程师和发明家,现代汽车工业的先驱者之一。 回答者:落落的尘埃 - 助理 二级 12-28 03:32 最早的热机原理是我国的走马灯,走马灯也是涡轮机的萌芽。最初的热机是火药内燃机,由荷兰物理学家惠更斯在1680年提出,这种发动机就是利用火药的爆燃来推动活塞做功的,但是,这种机械只停留在理论上,并没有搞出来。值得中国人(学机械的)注意的是:往复式活塞内燃机的主要机构都是中国最先发明的!比如:缸体---中国最先制造的大炮于1332年铸成,往复活塞、曲柄连杆机构、飞轮等都是我国首创。 火药内燃机虽然没有搞成功,但是为未来的蒸汽机产生了巨大的促进作用。 1690年,惠更斯的助手佩本设计出了用蒸汽做功的活塞式发动机,这个发动机尚不能用于实际生产,作为工业动力源。 1698年,英国的军事工程师萨弗里发明了一个使用蒸汽为矿井抽水的机器,它可以抽出地下10米深的水。这台机器实际上就是第一台用于工业生产的蒸汽机。 1711年,纽可门(英国)制造出更好的抽水蒸汽机,其性能有了较大的突破。从1772年起,几乎全英国的矿井都使用这种蒸汽抽水机。 1768年,英国技工瓦特发明了热效率更高的近代蒸汽机,因此被人们誉为“蒸汽机的发明人”。 总的来说,蒸汽机是产生于18世纪的英国。但是,蒸汽机存在着体积庞大,热效率不高的缺陷。 由于19世纪中叶卡诺(法国人)、迈尔(德国)、格罗夫(英国)、焦耳(英国)、克劳修斯(德国)、汤姆生(英国)等人提出并完善了热力学,同时用钢铁制造的精密机械已经开始出现,从而解决了制造精密圆柱体和螺丝等零件的问题,使得内燃机的研制进程大大加快。 1860年,法国人雷诺制造出第一台可以实用的内燃机。这是一台二冲程、无压缩、电点火的煤气机。 1862年,法国工程师德罗沙提出等容燃烧的四冲程循环原理,加上这个时候转炉、平炉炼钢法已经相继出现,为内燃机制造提供了可靠的原材料----低碳素钢。 1872年,德国钟表匠雷特曼制成了第一台四冲程煤气内燃机。 1876年,德国人奥托研制成功一台热效率达到14%的往复式活塞四冲程内燃机,此后,奥托又把内燃机的热效率提高的20%以上,这种内燃机,就是现在的汽油发动机的雏形。奥托也被称为“四冲程内燃机发明人”。 1881年,工程师克拉克研制成两个汽缸的内燃机。此后不久,汽油机正式出现了。 1897年,完全依靠压缩着火的柴油机出现了,它比汽油机机构跟简单,燃料更便宜。柴油机热效率达到26%,它的发明人是德国人狄赛尔。因此,现代汽油发动机也称为奥托发动机,柴油机称为狄赛尔发动机。 四冲程内燃机的发明者——德国人奥托(Otto) -------------------------------------------------------------------------------- 奥托(1832—1891) 岁月如流。转眼间,人类已踏过了又一个新千年的门槛,在叹息“逝者如斯夫”的同时,人类历史是如何发展、演化的这一为无数哲人贤士拷问千番的“历史之谜”似乎愈发显现出内在的深度和广度。对这一问题的解答千姿百态,然而,人们至少在一点上有着基本的共识,即人类历史的发展离不开科技。科技对人类历史发展有着重要的作用。而这一作用是如何成为可能的呢?大多数的人可能会说要靠科学家的发明和创造,而细心的人则还会指出要靠发明创造走上产业化。的确,发明创造的产生及其产业化是科技对人类社会发生重要作用的两个不可或分的方面。可在人类历史上,这两个方面却很少有人能够靠个人宋一手完成。但至少有一个人是例外。他不仅以过人的智慧开发出新兴的技术——四冲程内燃机,而且以过人的胆识将这一新兴技术变成了一项“朝阳产业”,从而使人类历史的面貌极大地焕然一新。这个人就是奥托。 童年时代 尼古拉·奥古斯特·奥托(NikolausAugustOtto)是德国近代著名机械工程师,四冲程内燃机的发明者和推广者。1832年6月l4日,奥托出生在德国霍兹豪森镇的一个工匠家庭里。他的父亲是一名制表匠,母亲是一个普通的农民,家里的收入不高,全家过着清苦而祥和 的生活。奥托是家里6个孩子之中的长子,也许与他的父亲是一名制表工匠有关,他从懂事起就对机械很感兴趣。小时候,奥托常常一个人躲在角落里注视着父亲工作。一堆大大小小的齿轮,皮带经过父亲的手,就变成了一台台精巧的钟表,颇让他感到不可思议,也就是从那时起,小奥托就迷上了机械制造这门玩艺。 正当奥托准备好好学习,以后大干一番事业时,父亲却因积劳成疾而病倒了,按当时德国的传统,家庭的重担一下子落在了作为长子的奥托的肩上。他不得不中断学业,只身前往经济繁荣的科隆,在那里的一个小工匠铺安下身来,赚些钱养家糊口,而且一千就是10年。 在科隆的日子里,他并未因繁忙的工作而放弃对书本的学习。他白天努力地工作,晚上则躲在被子里看有关机械方面的书籍。时间久了,他对于机械制造方面的基础知识,有了较多且深入的认识和了解,这也更加坚定了他儿时的兴趣。这段艰苦地求学、工作与生活,在他的记忆中留下了深刻的印象,也培养了他不屈不挠的奋斗精神,为他日后战胜一个又一个的困难奠定了良好的基础。 1854年,就在奥托22岁时,一条对当时被炒得沸沸扬扬的蒸汽机的批评文章引起了他的注意。也就是从这一年起,奥托对蒸汽机的改造产生了浓厚的兴趣。蒸汽机制造中的一系列不足,使他立志要发明一种可以取代老式蒸汽机的新型动力设备?从此,奥托走上了一条改变他的命运,也改变了人类历史命运的不归之路。 动力工程史上新的一页 作为一种强大的动力机械,蒸汽机出现在18世纪后半叶。当时它的体积很大,而且还需要配有锅炉这一令人感到棘手的庞然大物。同时,由于当时制造锅炉的技术还比较粗糙,锅炉时有爆炸的危险,加上锅炉需要消耗大量的能源,且需要解决能源燃烧产生的烟气的排放等等一系列的复杂的问题,因此,人们一方面不得不继续使用蒸汽机,另一方面更加强烈地希望能有一种小而方便、安全又可靠的动力装置来取代它。1860年,人们这种希望得到了初步的实现。法国工程师莱诺尔制造了一台以煤气为燃料的内燃机。这种新型煤气内燃机造型小巧,比起老式的蒸汽机,它的使用方法简单而安全,但美中不足的是,由于没有在内燃机的机箱内对空气进行必要的压缩,所以它产生的热效率并不高。但是,这毕竟走出了老式蒸汽机的模式,开启了内燃机研制工作的第一步。之后,1862年,法国工程师罗夏提出,内燃机的动力方式应当采取四冲程方式,即在四个行程内完成一个进气、压缩、燃烧膨胀和排气的工作循环,并且取得了这一内燃机设计方式的发明权专利。这可是一个非常富有创意的想法,如果付诸实际运用,将大大地提高内燃机的工作热能效率,从而弥补莱诺尔内燃机的不足。但是,罗夏只是提出了这样一个想法,而并没有真正把这一想法变成现实,造出一台样机,从而使这种想法在很长的时间里不为人所知,他本人也与成功女神失之交臂。 成功女神所垂青的往往是那些坚忍不拔、努力不懈的人。虽然奥托对罗夏的想法不甚了解,但此前许多人的探索,给在内燃机研制道路上一度彷徨不前的奥托指明了前进的方向。他在周围环境和条件都不是很好的情况下,独自钻研,反复研究,最终也提出了内燃机动力方式的四冲程思想。由于奥托的这种想法一开始就是以实践运用为目的的,因此,他的设计思想还要比罗夏的想法详细而成熟得多。奥托在他的日记中这样记载道:“一切商业上成功的内燃机,其共同特征都包含了以下几方面:1.空气的压缩;2.燃料在提高了压力的空气中进行燃烧,从而使空气压缩,并使空气的温度升高;3.已加热的空气膨胀到初始压力,并开始作功;4.排气,由此完成整个循环过程。”而具体来说,这一原理是这样的:在煤气进入气缸之前,先与空气混合成一种可燃性的混合气体,然后进入气缸,在气缸内进行 空气压缩,使其在这种提高了压力的空气中进行燃烧,这样使气缸内的温度升高,而后,膨胀了的空气逐步减压到初始状态时的大气压力,并推动气阀运动,由气阀运动产生的能量推动机车的运动,最后,气缸排出所有的气体。这是对四冲程内燃机原理和特征的第一次简 单而清楚的概括,因此,人们把内燃机的四冲程循环亲切地简称为“奥托循环”。采用这种循环原理的内燃机用蒸汽液体或气体作燃料,由两个介于两等容过程之间的可逆绝热过程所组成。这种内燃机的负荷调节,即产生能量的多少,通常是借助控制进入气缸内的可燃性气体的数量来完成的,且点火方式也比较特殊,即通过采用外来火焰或电火花的方式来实现点火的,因而点火的时间可以控制。这些构成四冲程循环的最基本特征,由于把燃料的利用率提高到了最大限度,因此,人们又把它称之为“理想循环”。 由于以上对内燃机四冲程循环原理的设计详细,且实际操作性强,因此,奥托在完成了对这一原理的初步设计后,仅仅花费了很少的时间,就设计和制造出了世界上第一台四冲程循环内燃机样机。这台内燃机,性能可靠,热效率高,运行噪音小,在燃料消耗等许多方 面都要比莱诺尔式内燃机好出许多。所以,尽管这种最初型号的内燃机在外观上还存在着一些缺陷,但一经面世,立即赢得了人们对它的高度评价。奥托的内燃机热效率比以往的四冲程循环发动机的热效率提高了两倍(约14%),其热效率更是莱诺尔式发动机的4倍。可以说,奥托的发动机达到了具有非常实用的价值。 奥托循环是当今世界上所有内燃机设计和制造都必须共同遵循的基本热力循环方式,它的出现,为后来人类动力工程事业的蓬勃发展带来了前所未有的契机。轮船的发明、汽车的制造,乃至飞机的出现,都与此有着莫大的关系。这,不能不说是人类动力科学史上的一 大创举。 内燃机技术走向产业化 如果说奥托以他的内燃机发明,掀开了人类动力工程史上新的一页的话,那么随后,他将自己的发明产业化的努力,则为这一页书写了更多,更精彩的内容。他与许多取得成功的发明家一样,在取得初步的成功之后,继续探索,精益求精,更加用心地考虑怎样进一步 发展、完善他的发明成果,使这种新款式的内燃机在使用过程中更加有效,更加安全而方便。 他拿出销售四冲程循环内燃机样机后积攒下来的钱作资金,扩充了研究用房,添置了许多新型的实验设备,并邀来了更多的研究能手,开始埋头于制作更加完善的内燃机的工作当中。从1861年到1864年这短短的3年中,奥托又陆续进行了多种内燃机制造技术的发明,并在德国以及其他一些国家和地区相继取得了发明专利。所有的这一切使奥托名声大噪,不少国家的政府和公司纷纷派代表到奥托的实验室参观和学习,一方面向他求教,另一方面与他进行合作意向的洽谈。在这种形势的推动之下,奥托开始考虑把他的实验室进一步扩充为生产性的单位,将原来定做式。小批量的内燃机制造升级为近代式的工厂化生产。然而,把内燃机产业化的做法,对于此时经验和资金俱缺的奥托来讲,实在是太困难了。踌躇满志却又力不从心的他,只好徘徊在理想与现实之间。对于理想,他只能期望,而不敢奢望。正在此时,当时德国著名的工业家兰根伸出了慷慨的援助之手。由他提供大部分的资金,而由奥托提供主要的技术支持,以奥托的名字命名的“奥托商会”于1564年9月正式成立了。由此,奥托走上了内燃机产业化的道路。也从此,四冲程循环内燃机不仅从理论的设计成为了现实,而且从实验室的模型变成了社会化的产品。 1872年,为了扩大内燃机的生产,奥托又在产业化的道路上迈进一步,继续与兰根合作,成立了德意志煤气内燃机股份有限公司,他就任第一任经理,兰根为副经理。经营工作占去了奥托不少的研究时间,使以理论见长的他开初感到颇不适应。他开始大量地招贤纳能。随着德国著名企业管理学家戴姆带着一大批年轻的工程技术专家加入奥托的公司,情况出现了向好的方面的转机。奥托更加精神百倍地投入繁忙的管理和研究开发工作当中了。经过多年刻苦紧张的努力,到1875年,奥托的公司终于完成了四冲程内燃机全套设计工作,四冲程内燃机由此变得更加精巧耐用、高效可靠。1877年8月4日,奥托取得了这项划时代内燃机技术的专利权。同年,在法国巴黎举办的万国博览会上,奥托的四冲程循环内燃机获得了公认的金奖。人们真实地感到一个动力新时代的来临!在以后的大约十几年时间内,这种内燃机几乎垄断了全欧洲内燃机市场。有统计资料显示出,在19世纪60年代,莱诺尔式内燃机的使用量大约只有100台左右,使用范围有限,而奥托式内燃机则被大量而广泛地使用着,仅在欧洲大陆就有1000台之多。在以后的10年时间内,依照其方法生产的各式内燃机,竟高达5万余台,总马力达20万匹以上。这在很大意义上奠定了奥托在内燃机行业中的开创者地位。 奥托的努力为他赢得了许多的荣誉。柏林大学为了表彰他在内燃机研制方面的突出贡献,授予他荣誉工程学博士学位。这大大地弥补了他在年少时读书不多的遗憾,更加坚定他锐意进取。更加精益求精的信心和决心。奥托没有陶醉于已有的成就,反而把荣誉锁进了记忆的最深处,创新的愿望变得从来没有过的强烈。1877年,在制造出四冲程内燃机之后,奥托又努力对内燃机进行了一系列改进,并且又取得了与此相关的多项专利。这其中包括多膨胀煤气内燃机,以及为完全排出残留在汽缸内的气体而安装的特殊泵等延用至今天的发明。 1891年1月26日,奥托因突发性心脏病在德国科隆去世,享年59岁。热爱奥托的科隆市民为他举行了隆重的葬礼。能赢得这么多人的理解和支持,他应该会含笑于九泉吧! 永侦铭记的回忆 奥托走完了他并不长的人生之路。但他留给人们的记忆却实在是太多了,这当中,他的精神品质是最值得人们铭记的。奥托虽然有着非凡的工程师的头脑,但他的工作信条并不是以自身的能力为依据。他始终信奉的是:根据科学和人们的需要来确定自己的研究课题。现实的需要,是他一切思考的根本出发点。奥托之所以如此执著地研制内燃机,也就在于时代的发展.科技的进步和工业革命在欧洲的兴起、人们对于动力的渴求。他在晚年曾这样回忆自己所走过的道路:“别人认为我研制内燃机做出了很了不起的贡献,但我不这么看,如果我有这样的贡献,那也是我脚下的土地所给予的。”从这些谦虚的语言中,我们也就不难领会奥托的为人了。 由于奥托的崇高品质和对人类历史作出的伟大贡献,许多企业和个人都要求他去演讲,并介绍他的研究成果,研究方法、经验及体会:奥托总是非常乐意地答应了下来。在他看来,只要是对人类有好处,而自己又力所能及的,就应当尽力去满足这种要求-正是出于这种信念,奥托在平时总是不断向自己提出问题,并通过自己的努力和思考去解答别人提出的问题,哪怕是在他后来健康受到威胁的时候,他仍坚持不懈地研究着各种对世人有意义的问题。 奥托是继瓦特之后又一名伟大的动力工程学家。他发明的四冲程循环内燃机,是继蒸汽机出现之后,人类机械史上,动力工程领域当中的又--巨大贡献。奥托以他多年的执著追求,别是把他的发明创造产业化的努力,极大地推进了人类文明前进的步伐。虽然,在他的事业、生活道路上也充满了坎坷与艰辛,但他以自己的生命为代价、以世人的幸福为追求目标,实现了对自己、对科学的一次又一次跨越,在当代人类文明的进程当中,在机械行业的飞速发展当中,没有哪一项成果,进展是能与奥托的名字分开的。是他,开创了人类文明的-一个新时代。 进一步,继续与兰根合作,成立了德意志煤气内燃机股份有限公司,他就任第一任经理,兰根为副经理。经营工作占去了奥托不少的研究时间,使以理论见长的他开初感到颇不适应。他开始大量地招贤纳能。随着德国著名企业管理学家戴姆带着一大批年轻的工程技术专家加入奥托的公司,情况出现了向好的方面的转机。奥托更加精神百倍地投入繁忙的管理和研究开发工作当中了。经过多年刻苦紧张的努力,到1875年,奥托的公司终于完成了四冲程内燃机全套设计工作,四冲程内燃机由此变得更加精巧耐用、高效可靠。1877年8月4日,奥托取得了这项划时代内燃机技术的专利权。同年,在法国巴黎举办的万国博览会上,奥托的四冲程循环内燃机获得了公认的金奖。人们真实地感到一个动力新时代的来临!在以后的大约十几年时间内,这种内燃机几乎垄断了全欧洲内燃机市场。有统计资料显示出,在19世纪60年代,莱诺尔式内燃机的使用量大约只有100台左右,使用范围有限,而奥托式内燃机则被大量而广泛地使用着,仅在欧洲大陆就有1000台之多。在以后的10年时间内,依照其方法生产的各式内燃机,竟高达5万余台,总马力达20万匹以上。这在很大意义上奠定了奥托在内燃机行业中的开创者地位。 奥托的努力为他赢得了许多的荣誉。柏林大学为了表彰他在内燃机研制方面的突出贡献,授予他荣誉工程学博士学位。这大大地弥补了他在年少时读书不多的遗憾,更加坚定他锐意进取。更加精益求精的信心和决心。奥托没有陶醉于已有的成就,反而把荣誉锁进了记忆的最深处,创新的愿望变得从来没有过的强烈。1877年,在制造出四冲程内燃机之后,奥托又努力对内燃机进行了一系列改进,并且又取得了与此相关的多项专利。这其中包括多膨胀煤气内燃机,以及为完全排出残留在汽缸内的气体而安装的特殊泵等延用至今天的发明。 1891年1月26日,奥托因突发性心脏病在德国科隆去世,享年59岁。热爱奥托的科隆市民为他举行了隆重的葬礼。能赢得这么多人的理解和支持,他应该会含笑于九泉吧! 永侦铭记的回忆 奥托走完了他并不长的人生之路。但他留给人们的记忆却实在是太多了,这当中,他的精神品质是最值得人们铭记的。奥托虽然有着非凡的工程师的头脑,但他的工作信条并不是以自身的能力为依据。他始终信奉的是:根据科学和人们的需要来确定自己的研究课题。现实的需要,是他一切思考的根本出发点。奥托之所以如此执著地研制内燃机,也就在于时代的发展.科技的进步和工业革命在欧洲的兴起、人们对于动力的渴求。他在晚年曾这样回忆自己所走过的道路:“别人认为我研制内燃机做出了很了不起的贡献,但我不这么看,如果我有这样的贡献,那也是我脚下的土地所给予的。”从这些谦虚的语言中,我们也就不难领会奥托的为人了。 由于奥托的崇高品质和对人类历史作出的伟大贡献,许多企业和个人都要求他去演讲,并介绍他的研究成果,研究方法、经验及体会:奥托总是非常乐意地答应了下来。在他看来,只要是对人类有好处,而自己又力所能及的,就应当尽力去满足这种要求-正是出于这种信念,奥托在平时总是不断向自己提出问题,并通过自己的努力和思考去解答别人提出的问题,哪怕是在他后来健康受到威胁的时候,他仍坚持不懈地研究着各种对世人有意义的问题。 奥托是继瓦特之后又一名伟大的动力工程学家。他发明的四冲程循环内燃机,是继蒸汽机出现之后,人类机械史上,动力工程领域当中的又--巨大贡献。奥托以他多年的执著追求,别是把他的发明创造产业化的努力,极大地推进了人类文明前进的步伐。虽然,在他的事业、生活道路上也充满了坎坷与艰辛,但他以自己的生命为代价、以世人的幸福为追求目标,实现了对自己、对科学的一次又一次跨越,在当代人类文明的进程当中,在机械行业的飞速发展当中,没有哪一项成果,进展是能与奥托的名字分开的。是他,开创了人类文明的-一个新时代。 进一步,继续与兰根合作,成立了德意志煤气内燃机股份有限公司,他就任第一任经理,兰根为副经理。经营工作占去了奥托不少的研究时间,使以理论见长的他开初感到颇不适应。他开始大量地招贤纳能。随着德国著名企业管理学家戴姆带着一大批年轻的工程技术专家加入奥托的公司,情况出现了向好的方面的转机。奥托更加精神百倍地投入繁忙的管理和研究开发工作当中了。经过多年刻苦紧张的努力,到1875年,奥托的公司终于完成了四冲程内燃机全套设计工作,四冲程内燃机由此变得更加精巧耐用、高效可靠。1877年8月4日,奥托取得了这项划时代内燃机技术的专利权。同年,在法国巴黎举办的万国博览会上,奥托的四冲程循环内燃机获得了公认的金奖。人们真实地感到一个动力新时代的来临!在以后的大约十几年时间内,这种内燃机几乎垄断了全欧洲内燃机市场。有统计资料显示出,在19世纪60年代,莱诺尔式内燃机的使用量大约只有100台左右,使用范围有限,而奥托式内燃机则被大量而广泛地使用着,仅在欧洲大陆就有1000台之多。在以后的10年时间内,依照其方法生产的各式内燃机,竟高达5万余台,总马力达20万匹以上。这在很大意义上奠定了奥托在内燃机行业中的开创者地位。 奥托的努力为他赢得了许多的荣誉。柏林大学为了表彰他在内燃机研制方面的突出贡献,授予他荣誉工程学博士学位。这大大地弥补了他在年少时读书不多的遗憾,更加坚定他锐意进取。更加精益求精的信心和决心。奥托没有陶醉于已有的成就,反而把荣誉锁进了记忆的最深处,创新的愿望变得从来没有过的强烈。1877年,在制造出四冲程内燃机之后,奥托又努力对内燃机进行了一系列改进,并且又取得了与此相关的多项专利。这其中包括多膨胀煤气内燃机,以及为完全排出残留在汽缸内的气体而安装的特殊泵等延用至今天的发明。 1891年1月26日,奥托因突发性心脏病在德国科隆去世,享年59岁。热爱奥托的科隆市民为他举行了隆重的葬礼。能赢得这么多人的理解和支持,他应该会含笑于九泉吧! 永侦铭记的回忆 奥托走完了他并不长的人生之路。但他留给人们的记忆却实在是太多了,这当中,他的精神品质是最值得人们铭记的。奥托虽然有着非凡的工程师的头脑,但他的工作信条并不是以自身的能力为依据。他始终信奉的是:根据科学和人们的需要来确定自己的研究课题。现实的需要,是他一切思考的根本出发点。奥托之所以如此执著地研制内燃机,也就在于时代的发展.科技的进步和工业革命在欧洲的兴起、人们对于动力的渴求。他在晚年曾这样回忆自己所走过的道路:“别人认为我研制内燃机做出了很了不起的贡献,但我不这么看,如果我有这样的贡献,那也是我脚下的土地所给予的。”从这些谦虚的语言中,我们也就不难领会奥托的为人了。 由于奥托的崇高品质和对人类历史作出的伟大贡献,许多企业和个人都要求他去演讲,并介绍他的研究成果,研究方法、经验及体会:奥托总是非常乐意地答应了下来。在他看来,只要是对人类有好处,而自己又力所能及的,就应当尽力去满足这种要求-正是出于这种信念,奥托在平时总是不断向自己提出问题,并通过自己的努力和思考去解答别人提出的问题,哪怕是在他后来健康受到威胁的时候,他仍坚持不懈地研究着各种对世人有意义的问题。 奥托是继瓦特之后又一名伟大的动力工程学家。他发明的四冲程循环内燃机,是继蒸汽机出现之后,人类机械史上,动力工程领域当中的又--巨大贡献。奥托以他多年的执著追求,别是把他的发明创造产业化的努力,极大地推进了人类文明前进的步伐。虽然,在他的事业、生活道路上也充满了坎坷与艰辛,但他以自己的生命为代价、以世人的幸福为追求目标,实现了对自己、对科学的一次又一次跨越,在当代人类文明的进程当中,在机械行业的飞速发展当中,没有哪一项成果,进展是能与奥托的名字分开的。是他,开创了人类文明的-一个新时代。

善良的往事
霸气的钥匙
2026-03-31 19:55:49
内燃机是艾蒂安·勒努瓦发明的。勒努瓦是比利时–法国发明家。1822年1月12日生于比利时的穆西拉维尔;1900年8月4日卒于法国的 塞纳 。他在1859年发明的第一台实用的内燃机。

1801年,法国化学家菲利普·勒本,采用煤干馏得到的煤气和氢气作燃料,制成了将煤气和氢气与空气混合后点燃产生膨胀力推动活塞的发动机,这项发明被誉为内燃机发展史上开拓性的一步。1859年,勒努瓦第一个设计和制造出用照明瓦斯作为燃料的内燃机。1862年,法国电器工程师莱诺创制 成功 了二冲程卧式内燃机。1862年法国科学家德罗夏在卡诺(法国)热力学研究的基础上,提出了四冲程内燃机工作原理,德国发明家奥托在1876年设计制成了第一台四冲程内燃机.

1892年,德国工程师狄塞尔(Di es el)受面粉厂粉尘爆炸的启发,他首创的压缩点火式内燃机(柴油机)于1897年研制成功,为内燃机的发展开拓了新途径。

这种内燃机以后大多用柴油为燃料,故又称为柴油机。1898年,柴油机首先用于固定式发电机组,1903年用作 商 船动力,1904年装于舰艇,1913年第一台以柴油机为动力的内燃机车制成,1920年左右开始用于汽车和农业机械。

(图/文/摄: 李水清)@2019