建材秒知道
登录
建材号 > 设计 > 正文

如何自己制作一个小发动机~!

痴情的篮球
高兴的太阳
2022-12-28 18:09:05

如何自己制作一个小发动机~!

最佳答案
勤劳的电灯胆
温暖的高山
2026-05-08 22:42:26

第一章如何设计自己的发动机

设计参数:

1. 油气比

喷气发动机依靠油气燃烧产生反作用力,根据油品的爆炸极限,

燃油与空气重量比,一般在15-20%。即一升空气约需一克的油。

2. 喷气频率,

喷气发动机喷气频率与机身长度有关,同一直径下,机身越长频率越低。

3. 机身直径与长度比 L/D

发动机长度与直径是发动机设计的重要步聚,长度与比直径一般在10-17。

4.计算公式

发动机的推力是由许多因素决定的,如下公式可说明:m*va=F*t

V = 发动机体积 (dm^3.)

f = 喷气频率. (Hz)

va = 喷气速度. (m/s)

F = 推力 (N, Newton)

fc = 油耗 (gram/second)

m = 空气质量 kg

t =时间s秒.

以时间一秒,m=实际进入发动机的油气量X换算得出

m*v=F*t. m = mass = X %

实际推力:F (Newton) = (X * D^2 * 3.1415 * L * v^2 )/(L * 8)

由以上公式可以得出尾喷管直径越大,发动机的推力越大,同时进入的油气X越多就能产生更大的推力。

5.尾喷管长度

根据国外爱好者的实际经验,尾喷长度与对推力的影响较小,而对发动机工作的可靠性有较大影响。

发动机的尾喷管较长,阀片的工作频率f 较低,但每次吸入油气较多,使每次做功增大。长的喷管可以使发动机接近最大理论推力。同时空气吸入性能较好,使发动机容易发动。

短的尾喷会使发动机喷气频率f 加大,,同时间吸入的油气较少,因此,推力并没增加。并会使发动机不易发动,工作不稳定。

(提示:为了调节发动机方便起见,实际制作长度要比理论设计长些,因为长一些可以锯短。当短了要加长可就麻烦些,但不要太长,太长了结果会一样不工作)

计算公式是:

Y = 0.152 * X + 470 (mm) ,公制单位

(或Y = 3.88* X + 18,66 (inc)-英制单位

参考数据:

发动机名

Y=总长

X=尾喷管截面积

Brauner

490

907

Alpha

485

531

B-12

600

531

Aerojet

610

1075

PAM

810

907

Sov faa

670

1195

6.喷气速度

由于高温高压下喷气发动机喷气速度计算是一个复杂的过程,对于爱好者来说可用一个简化公式计算

va=2*L*f

p90的计算为例:

喷气速度为:150*2*0.86= 258 m/s.

7.单向阀通风孔面积

单向阀通风孔面积是发动设计最关键部,因为它关系到进入发动机的油与空气比.

计算公式

Y = 0.4922*X – 37 (平方mm)

在这里(X=尾喷管截面积,Y=单向阀通风孔面积,如果是大的发动机可不减37) .

另在设计中要考虑到阀片安装后会使通风孔面积减小10-20%,因此要留一定的余量。

计算结果大约是尾喷管截面积的50-60%,一般设计可取55%

(提示,稍大的通风面积可以让发动机更易点火)。

外国发动机设计参考:

发动机名

阀通风面积Y

尾喷截面积X

Brauner

452

907

Alpha

381

531

B-12

221

531

Aerojet

603

1075

PAM

506

907

Sov faa

661

1195

也可以已手册加工图自己验算一下,一般误差5%之间

8.进气口面积

位于发动机前端的进气孔最小面积不能小于单向阀通风孔面积。

为了雾化燃料,空气在缩小部速度加大,因此进气通道被设计为喇叭状,也称为空气节流阀。

9.如何设计自己的发动机

一、首先确定发动机的推力,

根据上述公式,以实际油气进入系数X=0.75计算简化得到

发动机推力与尾喷截面积的关系,设计公式为

F(磅)=4.2磅*平方英寸(喷管面积)

或者是:

F(牛顿)=2.65牛*平方厘米

(一千克力=9.8牛顿)

根据外国的设计为列:

如果要制作产生25磅推力的发动机,25/4.2 = 5.95 s平方英寸得到尾喷管直径约2.75英寸。

阀孔的面积为5.95*0.6552=3.9平方英寸。(这里系数0.6552设计者计算是取经验值)

由于阀加工形状的限制,那么单向阀的截面积可用3.9/0.55 = 7.1 sqr inc,,以阀上开十个孔计算每个孔的面积为0.39 sqr inc,燃烧室截面积与单向阀的面积大致相同,能装进单向阀。

喷管长度可简化计算 L=5.95*3.88+18.66 = 41.8,留余量,可取50英寸,如果喷管尾部采用扩张部分,长度为0.2*41=8,总长50的情况下,那么实际尾喷管长为50-8=42英寸.

最小空气入口面积为阀孔面积,即3.9平方英寸

国外P-90发动机实验数据(供参考)

各参数如下

V = 2.9 litre

fc = 6.7 gram/sec

f = 150 Hz

va = 258 m/s

F = 85 Newton

第二章喷气发动机制作

1.材料选择

由于发动机在高温下工作,所以不能用铝,等低熔点金属。

一般对于爱好者来说,可使用碳钢,铝合金。不锈钢管是最佳的材料,你可以在五金店找到,各种规格都有,还可以用的材料是摩托车或汽车的排气管,是由碳钢组成,外表镀铝,不易生锈,但由于管比较厚显得稍重一些。价钱也不贵,40元一个左右,在摩托修理部能找到,用过的旧的更便宜10元一个都有得卖。你也可以按图加工锥形部分。

铝合金只可以用来做发动机最前部的进气节流罩,。

3.

如何制作进气单向阀

发动的关键在于单向阀的加工,阀的加工需要有车床作整体加工才行,如果没车床也可以采用另一种设计,如从蓝图可以看到,在一块厚3-10mm圆铁板上自己钻出需要的孔了可用来代替,然后装上阀片。

梅花型的阀片是发动机的关键,必须用弹性强,耐高温的,厚0.1-0.3mm左右薄钢片来作,否则将使发动机无法工作下去。阀片的加工可以剪出需要的形状,也可用电解法,像做印刷电路板那样,先在板上涂油漆,干后画出所要的样式,用钢针沿线条刻掉油漆,放入食盐水中,用6-12v的直流电电解。

4.发动机的装配

喷气发动机的安装较简单,按图加工好部件,装上就可。在装单向阀片时,要注意将梅花阀片内弯10度到30度。使阀通气孔打开。另外注意发动机接点要不透气。

第三章如何启动发动机

概述

脉冲式发动机启动起比较困难吗?其实不然。从发动机原理可知要发动机燃烧发动需要满足以下条件:

1.燃油

2.空气

3.点火源

燃料

脉冲式发动机可以使用多种日常燃料,家用的液化气,汽油,柴油,煤油,甲醇(工业酒精)等,一般选择为汽油做为燃料,对普通的爱好者来说可用任何牌号车用汽油即可。如果气温较低而可能会使燃料难以挥发,也可以向油中加入不超过25%的乙醚组分,使点火更容易。最好的燃料是甲醇,因为燃烧生成的是水,且易挥发,爆炸点范围宽。

空气

在喷气发动机没发动起来前,空气无法自动吸入燃烧室,这时,需要用一个小风箱或打气筒在发动机入口处输入空气来帮助发动机输入油气混合物,注意,空气需要有一定的压力与流速,才能使燃料充分雾化成油气。

点火方法

最好的办法是在机身燃烧室上装一个火花塞,如果没有也没关系,可以铁丝头缠棉球浸汽油点着后伸尾喷管同样也可点火。多种点火方式如图所示

点火步骤:

1.接好油管,注意油箱液面与发动机喷油出口之间的高度不能大于20mm.

2.打开电火花塞或点燃料小火把从尾喷管口伸入。

3.手压风箱,或打气筒朝发动机入口吹风,注意观察看,要使单向阀片被吹开,油被吸入并雾化才行。

调节油阀针控制好油门大小,寻找最佳吹风角度使油能完全雾化。如果发动机还是不能点火,可以拆开机身,调节阀片的角度,与固定螺丝的松紧度。然后再试,直到找到最佳工作点,喷气发动机就会发动起来,撤走风箱及点火源也能持续运行了。

另外也可先用罐装火机用气体,从入口吹入,点火,步骤同上述一样,只是要调节好气体量。

第四章制作问题解答

一.为何发动机不工作

由于设计,加工中选材的问题,许多发动机不能正常工作,其实可以从燃烧条件来看主要原因是如下几点:

1.空气不足与过量

由于阀片制作中材料不一样,阀片太硬了,会使外面空气无法吸入,因此要事先将阀片的间隙调好,要选适合的材料来做。另外实际由于阀片的阻力,使空气实际进入量减小约20%以上。

2. 空气过量是由于进气口设计太大,导致燃烧室火星被吹走,吸入的油气混合物无法被点然。

3. 喷管太短,太短的喷管使发动极不稳定。因为频率太高,吸入的油气来不及完全混合,会导致发动机熄火。

4. 油雾化不好,过重的油不易气化,因此不建议用比汽油重的油如柴油做燃料,最好是甲醇,因为易气化,爆炸浓度范围宽。

5. 进油液位低,由于油箱液位底,油无法被吸入,这时要抬高油箱位置。

二.为何发动机阀片工作寿命较短

由于阀片工作在高温下,加上在工作中振动频率大,因此阀片工作寿命成了发动机的弱点,如果制作材料易鎔的话,高温下用不了几分钟就会完完。因此如何设计单向阀,使阀片工作寿命加大,就成了发动机制作者们的研究的课题。

一是选择耐高温的村料,二是采用无阀设计,现有的无阀脉冲发动机设计来看,机身制作较复杂,且推力较小。

 脉动喷气发动机是喷气发动机的一种,可用于靶机,导弹或航空模型上。德国纳粹在第二次世界大战的后期,曾用它来推动V-1导弹,轰炸过伦敦。这种发动机的结构如图所示,它的前部装有单向活门,之后是含有燃油喷嘴和火花塞的燃烧室,最后是特殊设计的长长的尾喷管。

最新回答
大力的服饰
神勇的小刺猬
2026-05-08 22:42:26

汽车用的发动机是靠燃料在汽缸里燃烧推动活塞做功,进而转化为机械能驱动车子前进的,如今车用发动机不外乎是二种类型:汽油机和柴油机。最早的汽车发动机是19世纪末开发出来的,是很简单的单气缸的汽油发动机,输出只有功率只有几马力,相当于现在普通摩托车的功率,例如德国一个叫戴姆勒的人就是制造汽车发动机的先驱,后来戴姆勒与制造世界上第一辆汽车的人——本茨合作,两家公司合并,于是就有了现在赫赫有名的“戴姆勒—奔驰”公司,简称奔驰公司。20世纪早期汽车比赛的兴起,大大地推动了发动机技术的进步,法拉利、美洲虎、马莎拉蒂等车厂都曾经在赛场上有过辉煌。那时候,大排量,多气缸的汽车发动机已经应用在赛车和豪华车上,只不过当时由于技术限制,汽车的发动机都是直列气缸的,而且不能做太复杂,否则体积就会太大,可*性就会降低,这样就大大限制了高性能发动机在普通汽车上的应用。二战以后,V型排列的发动机开始广泛应用的高档车上,普通汽车还是应用结构简单、经济性好的直列汽缸发动机,而且随着技术的不进步,汽车油耗也在不断降低,而为了达到更好的舒适性和耐用性以及更好的性能,普通经济型汽车发动机的排气量也有不断增大的趋势。

衡量发动机性能指标的二个最基本参数是:气缸数量和气缸工作容积,后者也就是通常所用的排气量。一般来说,发动机气缸数量越多,排量越大,它的性能就会越好,而气缸数也是与排量紧密联系在一起的,大排量的发动机通常气缸数量也会越多。现时世界上绝大多数的轿车发动机气缸数都在4—12之间,而排量在1—6升之间。现时大多数轿车装备的都是汽油发动机。

活力的便当
俊秀的火
2026-05-08 22:42:26
先定位,确定缸径比(摆渡一下),速差等等用途。好了,经常大幅变化的,气门要多点。需要运输贵客的,需要大缸径的。等等,主要是先定位好你的目标客户,这是设计的一步。接着,要考虑的是效率和先进性、经济性等等问题,偏轴或者其他问题,其实一切围绕所定位的目标客户。就象市区里上下班的,你给他两气门,不用vvt的就行,但缸径比就值得考虑了,长冲程真适合,可就抖了点,短冲程是舒服了,可积碳.......

积极的小伙
生动的钻石
2026-05-08 22:42:26
1、发动机由两大机构、五大系统组成。

曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系、起动系

2、汽车设计中的附件设计主要包含进气系统设计、排气系统设计、冷却系统设计、燃油供给系统设计。进气系统主要是设计空气滤清器及进气管路。排气系统主要是催化器、消声器的设计。其中进排气涉及到噪声分析,进气流场分析、振动分析等仿真。冷气系统主要是散热器、溢水罐及风扇的设计,主要是计算散热舒服能满足设计要求。其中涉及CFD分析。燃油系统主要燃油箱、燃油泵、碳罐、电磁阀及燃油滤清器的设计。

潇洒的仙人掌
健壮的鞋垫
2026-05-08 22:42:26
发动机设计出来是给人用的,那么这个人所提的要求就是条件,客户关心的无非是在某一飞行高度下的推重比、耗油率;

有了这些个条件,就开始慢慢反推涡轮和压气机,然后是燃烧室。

这期间伴随的是大量的试验和数值模拟。

核心部件齐全了以后,开始着手附件传动等机械传动方面的工作。

与此同时,燃油控制系统的控制规律设计也将同步进行。

在所有参数确定下来后,开始关注细节方面的设计,例如燃油喷嘴、涡轮叶片的冷却、压气机防喘等。

值得一提的是,目前世界范围内基本都是挪用现成的核心机来进行改造而达到客户要求,这样做可以极大节约设计成本,并且可靠性要大得多。

天真的毛豆
迅速的小土豆
2026-05-08 22:42:26
Stanley Hooker是航空发动机领域的传奇人物。年轻时肄业于帝国理工与牛津大学,学习流体力学。毕业之后任职于Rolls-Royce公司,毕生投入在航空发动机的研制工作。他生逢其时,由于二战对武器技术的需求,航空工业成为当时的风口,正如本世纪初的信息产业。其中航空发动机至今仍被称为制造业皇冠上的明珠。

在Hooker的职业生涯中,航发经历了一场革命——从传统的冲程式发动机向喷气式发动机转变。冲程式发动机与汽车发动机的原理类似,气缸中的爆燃推动活塞做工,完成四个吸气-压缩-做工-排气四个冲程。性能体现在输出轴的功率。通过输出轴带动螺浆,产生向后的气流,为飞机提供动力。喷气式发动机使用压气机吸入气流并压缩,在燃烧室与气化后的燃油混合后爆燃,产生高温高压的燃气,推动后面的燃气轮机做工驱动压气机,然后直接向后喷射,驱动飞机。以喷射提供的推力衡量性能。Stanley Hooker先后经历Merlin、Nene、Proteus、Olympus、Orpheus、Pegasus、RB211等多种型号发动机的研发工作。涵盖冲程式发动机与喷气式发动机。他的职业发展见证了产业的发展史,何其有幸!

Hooker的自传透露着工程师的底色,这本书没有引人入胜的故事,而是通过一型又一型发动机的研发工作串接而成。文字间充斥着各种参数,术语,设计问题与解决方案。一般人要想完全理解这些问题,必须有相关的职业背景。虽然我已离开航空发动机领域,但曾经的研究经历让我读这本书感觉非常亲切。他所说的每一个术语都是我过去常常使用的,每一个问题都有对应的论文。我甚至还为一开始的问题竟会如此简单而发笑。同时,我也有些难过。航空工业曾经也是那样的辉煌,聚拢着社会中最优秀的数学家,工程师,研究员,管理人员。政府和社会的需求是那么强烈,大大小小的公司活跃在市场上,不同型号的发动机飞翔于蓝天。但是现在这一切都已经结束。全世界可以生产大型喷气式发动机的公司只有RR,普惠、通用几家,大飞机生产商也只有空客与波音。如今的发动机工作参数逼近材料的服役极限,还有没有可以前进的空间呢?上个世纪70年代是50K LBS的推力。本世纪初达到100K LBS推力,已经有十年的时间没有重大的突破。而50年代到70年代,仅仅二十年的时间里推力从1K到50K,型号每隔三年换一次。发展速度以可见的速率在衰减。

航空发动机只是人类产业发展的一个缩影。除此以外,数控机床、化工产业、通信产业都印证了一个共同的趋势——产业不会永远发展。它就像一天的太阳,经历过绚丽的朝阳,迎来寂寥的晚霞,最终留下臻于完美的产品沉寂于人类的历史中。最近比亚迪公司宣布停止燃油车的生产,伴随人类三百年的燃油汽车将会迎来它的夜空。电动汽车将会如日中天。产业有自身发展的规律,这一点对于青年人择业至关重要。一定要选择朝阳产业,并掌握其中的核心技术。一个人只能乘势,而不能造势。Hooker年轻时工作生活非常顺利,即使在战争年代仍能保证其优渥的生活条件,退休之后受到女王的嘉奖。这一切自然是Hooker努力的结果,但是如果Hooker加入的是汽车制造业而不是航空制造业,还会有这样的结果吗?应该很难吧。

风口中的行业意味着你的同事都是这个社会中最聪明的一批人,你将会面对巨大的竞争压力。同时也意味着你们具有高于社会均值的起点与较多的上升通道。这一切都是令人激动。首先要有跑道,才能谈训练技巧。如果连参赛资格都没有,其他又有什么意义呢?掌握核心技术是从中脱颖而出的关键。核心技术不是一两个窍门,而是扎实的学术功底与实践经验。Hooker在书中多次展示这种能力。入职之处就通过热力学的验算解决了涡轮增压的问题,通过简单的验算得到飞机的最大飞行高度。出任Rolls-Royce董事会成员后,根据长期的实践经验很快就能找到陷入僵局的产品问题,短期将公司内转危为安!这一切都令我羡慕不已。这正是我所渴望的,成为一名优秀的工程师,能够一针见血地指出问题并解决问题!

钱学森先生曾经发出世纪之问,“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才”。我觉得这个问题很快就会有答案了。从Hooker个人的发展经历来看,我并不觉得我曾经的同学们比他差。我的同学们也都才思敏捷,对流体力学兴趣盎然,拥有实际解决问题的能力。但是在中国没有这样的产业支撑他们的发展,为他们提供一展抱负的空间!上世纪40年代的航空工业能够为Hooker在战争年代提供优渥的生活保证!但是现在中国的航空航天产业却不能让我的同学在工作的城市买一套房子!他们中大多都进入了其他的行业,少数留了下来默默努力。即使同样努力,Hooker当年研制10K LBS以上的发动机就是突破性成就,足以获得近乎暴利的市场回报。但是现在中国商发研发的CJ1000型发动机,首次研制就突破了30K LBS推力!但是我们仍与美国有三十年的差距,商发必须通过政府对国内航空公司的行政指令才能拿到不多的订单。超额回报想都不敢想!

航发对于国外是夕阳产业,对于国内是补短板产业。产业的天花板是很低的,回报是受限的。如果想寻求暴利就要进入无人区,寻找新的风口!AI,无人驾驶,云计算是未来十年的新风口。再往后,可控式核聚变,量子通信与计算,民用大型航天器将成为继信息产业之后下一个百年的风口。

谦让的翅膀
斯文的板凳
2026-05-08 22:42:26
摘 要:本文对国外几种服役的以及将于九十年代后期使用的歼击机用涡扇发动机F100,F404,F110,RB199,M88,EJ200等从结构设计上进行了分析,重点分析了发动机总体方案的设计,包括转子支承方案,承力框架,联轴器,止推轴承的布局等。除此,还对转子的结构(焊接转子,环形燕尾槽,叶片盘等),新近发展的刷式封严件,涡轮出口机匣作为半级涡轮的结构设计等进行了分析。

痴情的帅哥
勤恳的哈密瓜
2026-05-08 22:42:26
发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。无论是汽油机,还是柴油机;无论是四行程发动机,还是二行程发动机;无论是单缸发动机,还是多缸发动机。要完成能量转换,实现工作循环,保证长时间连续正常工作,都必须具备以下一些机构和系统。

(1)曲柄连杆机构

曲柄连杆机构是发动机实现工作循环,完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中,活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动,通过连杆转换成曲轴的旋转运动,并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中,飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。

(2) 配气机构

配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程,定时开启和关闭进气门和排气门,使可燃混合气或空气进入气缸,并使废气从气缸内排出,实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构,一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。

(3)燃料供给系统

汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求,配制出一定数量和浓度的混合气,供入气缸,并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去;柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸,在燃烧室内形成混合气并燃烧,最后将燃烧后的废气排出。

(4) 润滑系统

润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油,以实现液体摩擦,减小摩擦阻力,减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。

(5)冷却系统

冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去,保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。

(6)点火系统

在汽油机中,气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的,为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞,火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系,点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。

(7)起动系统

要使发动机由静止状态过渡到工作状态,必须先用外力转动发动机的曲轴,使活塞作往复运动,气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功,推动活塞向下运动使曲轴旋转。发动机才能自行运转,工作循环才能自动进行。因此,曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程,称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置,称为发动机的起动系。

友好的蚂蚁
秀丽的洋葱
2026-05-08 22:42:26
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。