内燃机的历史
活塞式内燃机自60年代问世以来，经过不断的改进和发展，已经是一种比较完善的机器。
因其热效率高、功率和转速范围大、匹配方便、机动性好而得到广泛应用。
世界各地的各种汽车、拖拉机、农业机械、工程机械、小型移动电站、战车都是以内燃机为动力的。
海洋商船、内河船舶和常规船舶，以及一些小型飞机也是由内燃机推进的。
内燃机的数量居世界动力机械之首，在人类活动中占有非常重要的地位。
活塞式内燃机起源于火药爆炸获得动力，但由于火药燃烧难以控制，并不成功。
1794年，英国人斯特里特(streeter)提出从燃料的燃烧中获取动力，并首次提出燃料与空气混合的概念。
1833年，英国人莱特提出了直接利用燃烧压力推动活塞做功的设计。
之后人们提出了各种内燃机方案，但直到十九世纪中叶才付诸实施。
直到1860年，法国人勒诺伊尔模仿蒸汽机的结构，设计制造了第一台实用的燃气发动机。
这是一种无压缩、电点火、点燃煤气的内燃机。
Lenoir首先在内燃机中采用了弹性活塞环。
这种燃气机的热效率约为4%。
英国的Barnett曾主张在点火前压缩可燃混合气，随后有人撰文论述了压缩可燃混合气的重要作用，并指出压缩可以大大提高lenoir内燃机的效率。
1862年，法国科学家罗莎从理论上分析了内燃机的热力过程后，提出了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，德国发明家奥托成功制造出第一台往复活塞式、单缸、卧式、3.2 kW (4.4 HP)四冲程内燃机，仍以气体为燃料，采用火焰点火，转速156.7 rpm，压缩比2.66，热效率14。
当时无论是功率还是热效率都是最高的。
奥托内燃机已经普及，性能也在提高。
1880年单机功率达到11 ~ 15 kW(15 ~ 20hp)，1893年增加到150 kW。
随着压缩比的增加，热效率也增加。1886中热效率为15.5%，1897中已达到20 ~ 26%。
1881年，英国工程师克拉克成功研制出第一台二冲程燃气发动机，并在巴黎博览会上展出。
随着石油的发展，比气体更容易运输和携带的汽油和柴油受到了人们的关注。首先，易挥发的汽油已经试用过了。
1883年，德国戴姆勒公司成功制造了第一台立式汽油发动机，其特点是重量轻、速度快。
当时其他内燃机的转速都不超过200转，却跳到了800转，特别适合运输机械的要求。
1885 ~ 1886年间，汽油发动机作为汽车动力成功运转，极大地促进了汽车的发展。
同时，汽车的发展促进了汽油机的改进和提高。
不久，汽油发动机又被用作船的动力。
1892年，德国工程师狄塞尔受面粉厂粉尘爆炸的启发，设想将吸入气缸的空气进行高度压缩，使其温度超过燃油的自燃温度，然后用高压空气将燃油吹入气缸，使其点燃。
他的第一台压燃式内燃机(柴油机)于1897年研制成功，为内燃机的发展开辟了一条新路。
柴油机开始尝试让内燃机实现卡诺循环，以获得最高的热效率，但实际上却实现了热效率26%的近似等压燃烧。
压燃式内燃机的问世引起了世界机械工业的极大兴趣，压燃式内燃机也以发明者的名字命名为柴油机。
这种内燃机将来多以柴油为燃料，所以也叫柴油机。
1898年柴油机首次用于固定式发电机组，1903年用作商船动力，1904年安装在船舶上，1913年制成第一台柴油机驱动的内燃机车，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之前，人们就试图制造旋转活塞式内燃机，但都失败了。
直到1954年，联邦德国工程师汪克尔解决了密封问题，才在1957年研制出旋转活塞发动机，称为汪克尔发动机。
它有一个近似三角形的旋转活塞，在特定轮廓的气缸内旋转，按照奥托循环工作。
这种发动机具有功率高、体积小、振动小、运行稳定、结构简单、维修方便等优点。但由于其燃油经济性差，低速扭矩低，排气性能不理想，仅在个别车型上使用。
内燃机以热效率高、结构紧凑、机动性强、操作维护简单而著称。
100多年来，内燃机的巨大生命力经久不衰。
目前，世界上内燃机的数量大大超过其他任何一种热机，在国民经济中占有非常重要的地位。
现代内燃机已成为最重要、消耗量最大、用途最广的热能机械。
当然，内燃机也有很多缺点，主要是:对燃料要求高，不能直接燃烧劣质燃料和固体燃料；由于间歇通风和制造困难，单机功率提升有限。现代内燃机的最大功率一般不到4万千瓦，而蒸汽机的单机功率可以高达几十万千瓦。内燃机不能反转；内燃机的噪声和废气中的有害成分尤其污染环境。
可以说，内燃机近百年的发展史，就是不断创新和挑战克服这些缺点的历史。
内燃机的发展大约有一个半世纪的历史。
和其他科学一样，内燃机的每一次进步都是人类生产实践经验的总结和概括。
内燃机的发明是从活塞式蒸汽机的研究和改进开始的。
在其发展史上，应该特别提到德国的奥托和迪塞尔。正是他们在总结前人无数实践经验的基础上，为内燃机的工作循环提出了完善的奥托循环和狄塞尔循环，使数十年来无数人的实践和创造活动得到了科学的总结，有了质的飞跃。他们继承、发展、总结和提高了前人肤浅的、纯经验的、无序的经验。
往复活塞式内燃机
往复活塞式内燃机种类繁多，主要分类方法如下:根据所用燃料的不同，分为汽油机、柴油机、煤油发动机、燃气发动机(包括各种燃气内燃机)等。根据每个工作循环的冲程数不同，分为四冲程和二冲程；根据点火方式的不同，可分为点火式和压燃式；根据冷却方式的不同，分为水冷和风冷；根据气缸排列形式的不同，分为直列式、V型、对置式和星形。按缸数可分为单缸内燃机和多缸内燃机。根据内燃机的不同用途，分为汽车用、农用、机车用、船用和固定用等。
本文将主要向您介绍燃气发动机、汽油机和柴油机的发展。
最早的内燃机——燃气发动机
最早的内燃机是以气体为燃料的燃气发动机。
1860年，法国发明家莱昂内尔制造出第一台实用的内燃机(单缸、二冲程、无压缩、电点火燃气发动机，输出功率0.74-1.47 kW，转速100r/min，热效率4%)。
法国工程师德罗查认识到，为了尽可能提高内燃机的热效率，必须尽可能减少每缸容积的冷却面积，尽可能快地膨胀活塞，尽可能长地扩大范围(冲程)。
在此基础上，他在1862提出了著名的定容燃烧四冲程循环:进气、压缩、燃烧膨胀、排气。
1876年，德国人奥托制造了第一台四冲程往复活塞式内燃机(单缸，卧式，以气体为燃料，功率约2.21KW，180r/min)。
在这台发动机上，奥托增加了飞轮使其运转平稳，加长了进气口，改进了气缸盖使混合气充分成型。
这是一台非常成功的发动机，热效率是当时蒸汽机的两倍。
奥托集成了内燃、压缩气体、四冲程三大关键技术思想，使这款内燃机具备了高效率、体积小、重量轻、功率大等一系列优势。
在1878巴黎世博会上，被誉为“自瓦特以来动力机最伟大的成就”。
定容燃烧的四冲程循环是由奥托循环实现的，也称奥托循环。
虽然燃气发动机比蒸汽机有很大的优势，但在社会化大生产的情况下，仍然不能满足高速和轻便的要求。
因为它使用气体作为燃料，所以需要一个巨大的气体发生器和管道系统。
而且燃气热值低(约1.75×107 ~ 2.09×107J/m3)，所以燃气机转速慢，比功率小。
到19世纪下半叶，随着石油工业的兴起，用石油产品代替天然气作为燃料已经成为必然趋势。