发动机

把其它形式能转为机械能的机器
发动机(Engine)是一种能够把其它形式的能转化为机械能的装置。[3]发动机最早诞生在英国,其概念源于英语,本义是指“产生动力的机械装置”。仅仅经过200年的时间,发动机就从蒸汽动力发展到了燃料动力、电动力直至核动力。未来的发动机则更加倾向于清洁燃料以保护环境。[4]依照种类主要可以将其分为外燃机、内燃机、电动机、液压机、燃气轮机和喷气发动机等。[5][6]并且通常会用一些基本参数来描述一台发动机,例如气缸的排列方式、[7][8]气缸数、气门数、[9]排气量[10]最高输出功率以及最大扭矩等等。[9]在日常生活中最常见的发动机为汽油机和柴油机,其中汽油机具有两大机构和五大系统,而柴油机相较于汽油机缺少点火系统。[11][12]一般来讲,工作过程中包含4个阶段,分别为进气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。[13][14]而航空航天领域中则常用喷气式发动机,船舶等领域会利用燃气轮机等。[15][16]

发展简史

现代社会的进步离不开发动机,从火车、飞机到火箭、汽车、发电厂,无一例外都需要发动机作为原始的驱动力。仅仅经过了200年的时间,发动机就从蒸汽动力发展到了核动力。过去。术语“发动机”是指包括水车在内的几乎所有的机器。严格来说,发动机是通过燃烧燃料产生热能和某种有用运动的装置,称为热机。第一批发动机通过给水加热以获得蒸汽;后来,以汽油为燃料的汽油发动机和以柴油为燃料的柴油发动机相继出现。未来的发动机可能会燃烧氢气或其他“清洁”燃料来保护环境。[4]
在12、13世纪的西方经历了一次机械革命,即由“水力”和“风力”所实现的“初级动力”,虽然这种动力功率非常低,每个水轮仅仅2~5马力,风磨时可以达到5马力甚至10马力,但在能源供应紧缺的经济中,这已然成为一种重要的辅助动力。[17]
人类通过蒸汽机的革命,掌握了新能源的利用技术,同时推动了能源利用技术和相关技术的发展。1769年世界上出现了最早的蒸汽三轮汽车。1875 年炽热曲管式锅炉被发明出来,由此大大减小了锅炉的尺寸,同时消除了锅炉爆炸的危险。此发明不仅提高了蒸汽车的质量,而且改善了原蒸汽车启动性差的缺点,并于1902年制造了世界上最快的赛车。因此,蒸汽机被广泛用作汽车的第一代原动机。从19世纪末到20世纪初,蒸汽车达到了鼎盛时期,然后逐渐被新兴的原动机—内燃机所取代。[18]