【原】变革之前快速了解内燃机历程

新用户6316uSS7 2021-03-04

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随着双积分政策以及各国燃油车禁售时间表的落实，各大车企都开始对旗下车型进行重新布局。

这一点，从最近各种停售的车系以及各种新能源车型频发就能充分体现出来。从趋势上来看，发展了100多年的内燃机似乎要在未来二、三十年内从主流走向小众，而我们正在经历这一场巨大的变革。

话又说回来，如果内燃机都要走向小众了，而我们大部分的车友还仅仅对于四冲程发动机的原理有着皮毛的了解，对于内燃机的发展来说更是知之甚少。所以，今天我们就好好来科普一下，内燃机发展的这百多年。为了方便大家理解，我将其分为了三个部分。

诞生：内燃机第一次登上汽车

在19世纪晚期蒸汽机的快速发展同时，人们并没有停止对于汽车新动力来源的探索，因为蒸汽汽车不仅仅提及庞大，而其实用性极差，装在火车上还凑合，但如果作为机动性要求较高的机动车辆，就显得笨拙了。

直到1876年，德国人奥拓提出了内燃机循环，也就是沿用至今的奥拓循环。在这个理论基础上，奥拓设计并制造出了第一台以煤气为燃料的火花点火式四冲程内燃机。在1878年的巴黎万国博览会上收到了极高评价。这种发动机体积小，重量轻，消耗的煤气也偏少，每分钟可达200转。

不过，这终究还是一台处在于独立台架上的内燃机，直到1886年，德国人本茨先生终于成功将内燃机搭载到了了一辆汽车上，从此，内燃机正式进入车轮时代。

发展：化油器所控制的时代

虽然内燃机在19世纪末期进入了汽车领域，但是这时大部分的内燃机仍然是以煤气作为燃料来进行工作的。随着石油开采以及运用的发展，汽油加速了内燃机的发展。

准确的说，20世纪30年代应该是内燃机车发展最快速的时期，由于这时内燃机车的质量与体积已经进一步缩小，传动装置的负载、柴油机的经济性与功率输出已能相互协调，使得蒸汽机被内燃机基本完全取代。

在发动机的工作形式确定了之后，基本上就是发动机技术完善的时代了。而在这个历史长流中，不得不提到一个零件就是化油器。

化油器最早诞生于1892年，由美国人杜里埃发明，它的主要作用是将汽油气化，并与空气按一定比例混合成可燃气体，及时适量的进入气缸。在20世纪80年代电喷出现以前，化油器时代足足统治了内燃机近百年时间，最重要的就是因为化油器成本低，可靠度高。

因为在这之前，汽车工业的维修便捷性以及可靠程度一直都是各大车企乃至各国所追求的目标，所以在发动机的点火、传动等等部分还有较大缺陷的时候，很少有人去考虑一个已经足够可靠的部件，所以化油器可以说是见证了汽车内燃机发展历程的一个缩影。

可持续发展：电喷与直喷的到来

当然，其实化油器的缺点也是很明显的，因为这样固定的喷油方式并不能全面满足引擎的运转需求，甚至可能因此而产生黑烟、燃烧不全以及马力不足等等状况。

这时人们开始寻找发动机能够根据需要来改变喷油量的方式。所以，在1967年的时候，保时捷研制的D型电子喷射装置被正式推向了大众面前。

到目前为止，电喷系统的行车电脑会随时监测引擎温度、进气流量、转速变化、爆震状况等等，并依照实际需求来调整供油量与点火时间，因此在燃油消耗以及排放上面可以取得相当不错的平衡。

总体而言，电喷的发展让发动机的供油系统更加精确，让引擎能够在任何状态下都拥有最佳的空燃比，可以说是完全改变了内燃机的效率的一个节点。

当然，随着电喷的发展，越来越多的车企开始寻找更佳的空燃比控制方案，也开始了一波热效率追求高潮。从1990年三菱推出GDI开始，缸内直喷技术被正式代入汽车发动机领域。

不过这里要提到的是，其实50年代经典的奔驰300SL上已开始使用直喷发动机，不过那时的汽油直喷装置是机械式的，仅仅是在物理上形成了缸内直喷的构造而已，并非能精准控制稀薄空气的分层燃烧，所以从缸内直喷所代表的意义以及用途来讲，90年代前后出现的GDI技术才是真正的起点。

至于近十年才在国内火热的增压发动机是伴随着内燃机的发展进行的，因为1912年世界上第一台废气驱动的增压器就正式问世了。不过早先仅使用于轮船与飞机的内燃机上，在汽车上出现是1977年问世的萨博99汽车。无论是化油器时代还是直喷时代，增压发动机一直伴随着高性能汽车一直不断的发展，不过总体物理结构并没有太大的改变。

直到现在，汽车内燃机技术仍然处于直喷与电喷同存的时代，虽然有更加先进的发动机电脑管理系统以及更高热效率的燃烧系统，但是总体没有跨时代般的进步。