内燃机的发明

●时间：19世纪后半叶

●地点：德国

●关键人物：奥托、戴姆勒、卡尔·本茨等

入选理由：

瓦特改良蒸汽机，为工业革命提供了动力之源，但蒸汽机依然存在着不少缺点。内燃机的发明为第二次工业革命提供了强大的动力。与此同时，摩托车、汽车、轮船等以内燃机为动力的新交通工具相继出现，引发了交通工具的革命。

◇史海经典

1886年，在斯图加特和曼海姆这两个不知名的德国小城里，两个年轻的技师在夜以继日地为自己的梦想而工作着，他们就是后来被誉为“汽车之父”的卡尔·本茨和汽油内燃机的发明者戴姆勒。就是在这一年，他们各自独立地制造出了第一辆汽车，并获得了专利权。戴姆勒的汽车由马车改装而成，本茨的汽车由三轮车改装而成，它们风格迥异，但在当时都是划时代的伟大杰作。

汽车的发明，很大程度上得益于内燃机的发明和改进，就让我们先来看一看内燃机是怎样发明的。

●内燃机的发明和改进

18世纪后半叶，蒸汽机出现，作为一种全新的强大动力机械，它引发了第一轮工业革命。但蒸汽机本身也有很多缺陷，它体积很大，而且需要配有锅炉这一庞然大物才能使用。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，并且锅炉本身需要消耗大量的能源，因此，人们希望能有一种小而方便、安全又可靠的动力装置来取代它。法国工程师卡诺针对蒸汽机，深入研究了热机效率，提出了卡诺循环理论，并于1824年提出了内燃机的设计思想。

1860年，法国工程师雷诺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，但美中不足的是，由于没有对空气进行必要的压缩，所以它产生的热效率并不高。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4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。但他并没有真正把想法变成现实。

德国工程师奥托也提出了内燃机动力方式的四冲程思想，并且他的设计思想比罗夏更详细、更成熟。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把燃料的利用率提高到了最大限度，因此人们又称之为“理想循环”。

在德国著名工业家兰根的援助下，1867年，奥托制造出了一台自由活塞式内燃机，它采用了四冲程循环原理，效率提高了很多。1872年，为了扩大内燃机的生产，奥托与兰根合作成立了“德意志煤气发动机公司”。经营占用了奥托不少研究时间，但随着戴姆勒等一大批年轻工程技术专家加入奥托公司，奥托可以抽出更多的时间，投入到研发工作中去。经过多年的努力，奥托公司于1876年制造出了第一台具有现代内燃机雏形的四冲程煤气内燃机。

本茨的三轮汽车 1886年，卡尔·本茨将自己研制的单缸汽油发动机安装在自己设计的三轮车架上，取得了世界上第一个“汽车制造专利权”。

●汽车的诞生

1876年，奥托公司发明了煤气内燃机后，奥托要戴姆勒等人研究可否用汽油代替煤气作燃料。1882年，戴姆勒离开了奥托公司，在家乡坎斯塔建厂研发汽油引擎。1883年，戴姆勒在奥托内燃机的基础上，制成了第一台单缸四冲程往复式汽油机，其转速高达800－1000转／分。这台往复式汽油机马力大，重量轻，体积小，效率高，作为动力机特别适用于交通工具。

1885年，戴姆勒制造出了一台气冷型直列单缸二冲程的以汽油为燃料的内燃机，他将这台内燃机安装在由橡木制成的车架和木制车轮的双轮车子上，制成了世界上第一辆摩托车，最高时速可达12千米／小时。同年8月29日，戴姆勒取得了这辆“骑式双轮车”的德国专利。

为了庆祝妻子埃玛的43岁生日，戴姆勒订购了一辆马车。他对马车进行了改装，并将他制成的内燃机安装在车上。这样，戴姆勒的首辆马车式汽车于1886年宣告诞生。他制造的是一辆四轮两座汽车，发动机排量为0．462升，最大功率1．1马力，最高时速16千米／小时。1890年，戴姆勒发动机公司成立，开始大量生产汽车。1900年，奥匈帝国驻德国外交官埃米尔向戴姆勒订购了36辆新式豪华轿车，条件是这些轿车要以他的女儿的名字“梅塞德斯”为商标。于是德国汽车中的高级轿车“梅塞德斯”诞生了。

戴姆勒还想把汽油内燃机装在船上、飞艇上。而本茨在发明第一辆真正的汽车之后，仍专心于汽车的研究。他意识到，仅有发动机和4个轮子，没有合适的方向操纵器是不行的。从1892年到1893年，本茨研发了“转向节转舵”，解决了车辆导向装置问题，并申请了专利。他还相继解决了电点火装置、汽化器、冷却装置等汽车制造的一系列问题，为汽车工业的发展做出了巨大的贡献，因此被誉为“汽车之父”。

1926年，戴姆勒和本茨的汽车公司合并成戴姆勒－本茨公司，德国的汽车巨头“奔驰”从此诞生。