汽油机模型工作_直接导入汽油机模型的工具

1.初中物理的16个研究方法！！！

2.逆向工程中数据测量的方法有哪些，有何优缺点

3.为什么说汽车发动机出生在德国生长在日本

目前，内燃机对于实现低碳排放目标仍起着重要作用。混合动力汽车及电动汽车已取得了一定技术进步，而内燃机热效率的持续提升又有利于电驱装置充分发挥技术功效。用大流量废气再循环(EGR)，提高压缩比并实现稀薄燃烧是内燃机用于提高效率的核心技术。针对燃烧过程的优化及新型燃烧技术的开发对车用发动机的技术发展起着重要作用。概述目前车用发动机的技术发展趋势，描述基于汽车电驱动化进程而开发的发动机技术，着重论述了影响未来发动机燃烧技术的关键问题，同时介绍了发动机的全新燃烧理念与燃烧方式等研究成果及发展前景。

0?前言

为解决汽车工业快速发展过程中的各类问题，研究人员通过用先进技术有效改善了内燃机排气净化及运作过程。最近，随着日本国内政策的不断引导与支持，日本在逐步推广纯电动汽车(EV)，并将其投入实际应用。同时，为满足日本国内的低碳需求，研究人员仍须进一步提高发动机热效率。

本文首先阐述了日本社会与经济的发展趋势及汽车普及情况，概述了车用发动机技术的进展，随后对可用于汽车电驱动系统的发动机进行了展望，并对影响未来发动机燃烧过程的关键技术进行了研究。

1?社会需求与发动机技术的新进展

如图1所示，随着二战后社会经济的逐步复苏，日本国内的汽车产业得以飞速发展，由此引发了多种社会问题，特别是由于汽车排放而导致的环境气候的恶化现象，以及对人体健康带来的危害。研究人员通过在日本各地对汽车废气排放进行调查研究，对排放标准提出了进一步要求。为满足社会需求，日本制定了全新的排放法规，并逐步收紧排放法规限值。近年来，为抑制地球温室效应，研究人员须进一步降低汽车CO2排放，同时实现发动机的高效率化，并进一步改善汽车燃油经济性。

如图2所示，研究人员通过测量由汽车所排放的碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)及排放颗粒物(PM)，计算出了上述排放物总量的变化过程及各车型产生排放物所占的比例。在由柴油车产生的排放物中，NOx及PM?约占85%。在由汽油车产生的排放物中，HC约占60%。随着法规的逐步强化，源于汽车的污染物排放量开始逐步降低。就目前而言，除了光化学氧化剂及PM2.5之外，其他排放物基本已可满足相应的环保标准要求。

为满足上述排放法规要求，研究人员开始以提高发动机性能并改善燃油经济性为目标而进一步开展研发过程。包括发动机零部件技术在内的许多重大突破主要得益于先进的数值计算方法与分析技术。

研究人员在汽油机的如下技术领域中均取得了一系列进展：(1)针对燃油供给系统中的精确空燃比控制、减速时的停缸技术；(2)针对火花塞的技术改良及高能点火技术；(3)针对气门驱动系统中凸轮驱动方式的改良及基于相位与可变升程的控制技术；(4)针对爆燃过程进行优化并降低泵气损失；(5)用包括废气再循环(EGR)、增压系统在内的进、排气系统改良技术；(6)为降低机械损失而用了润滑、冷却等技术。

此外，在柴油机技术领域，4气门系统、缸内直接喷射技术、EGR装置、中间冷却系统、可变截面涡轮增压系统及共轨式喷油系统等领域均取得了一系列进展。研究人员通过用氧化催化剂及柴油机排气颗粒过滤器(DPF)，并降低NOx催化剂的排气后处理系统，逐步实现了降低排放与提高整机热效率的技术目标。

2?汽车电驱动化时代的发动机技术

从2017年起，汽车电驱动系统得以飞速发展，其发展过程主要与以下因素存在密切联系：(1)主要国家地区(如西欧、中国、美国加利福尼亚州等地)的及相关部门出台支持政策，并提供经济补助；(2)各大汽车生产商(OEM)的经营方针。

在欧洲，以大众柴油机排放门为契机，研究人员重新制定了针对传统内燃机汽车的排放法规，并提出了应对环境问题的解决措施，同时将逐步引进EV与插电式混合动力汽车(PHEV)。在中国地区，部门除了用相关环保政策之外，同时也在大力推进新能源汽车(EV、燃料电池汽车(FCV)、PHEV)的制造与销售进程。如图3所示，在最近十几年中，中国的乘用车保有量得以飞速增长，OEM?也在通过各种方式对中国汽车市场的发展趋势进行深入了解，并探索相应的战略方针。

与上述发展趋势相呼应，,汽车工业的产业结构也发生了一系列变化，不同行业的从业人员也逐步加入到汽车领域中来。随着世界范围内新能源汽车的逐渐普及，各大车企有针对性地扩大经营规模，以实现标准化发展。同时，各大车企也加强了与电气设备OEM的合作，并确保电池供应体系的构建与完善，从而逐步搭建起基于该领域的技术平台。

为了适应当前汽车电驱动时代的需求，发动机技术也逐渐呈现出多样化趋势，各种混合动力系统也得到了充分发展。混合动力汽车(HEV)仍需要随车携带传统化石燃料，因此不断提高发动机燃油经济性依然是重中之重。随着对阿特金森循环等技术的有效应用，HEV预计可将整车燃油耗降低约20%~50%。

目前，研究人员已将燃烧控制技术、降低冷却损失及抑制爆燃的相关技术列为亟待解决的重要课题。就PHEV而言，其技术优势与HEV相似。

PHEV?可有效延伸整车续航里程，并充分降低了燃油耗。但在电池容量增大的同时，由于整车质量增加，会相应引发燃油经济性恶化及成本上升等问题。对此，研究人员建议可将纯电驱动作为基本行驶模式，而用最大功率约为20?kW?的小型发动机作为增程器。同时，研究人员也在力求改善发动机摩擦现象，同时使动力装置实现轻量化，并视情况用阿特金森循环。

3?发动机燃烧技术的发展

3.1?新型燃烧方式

为实现车用发动机的高效率化，研究人员须利用先进的零部件技术。在充分考虑了冷却损失的前提下，研究人员对热释放系数进行了研究。在燃烧持续期内，由于在热释放开始阶段下指示热效率逐渐提高，因此研究人员有必要对燃烧持续期进行着火定时控制。如果最高压力被限制在较低的水平，在燃烧持续期较短的情况下，研究人员须相应推迟热释放开始时刻。在燃用稀薄混合气的条件下，为缩短发动机燃烧持续期，部分研究人员提出了有效利用预混合燃烧的方案。

目前，研究人员对均质充量压缩着火(HCCI)技术的关注度与日俱增。HCCI技术在汽油机低负荷工况下可充分发挥作用，但在变工况条件下，适当地控制混合气的自着火过程有着较高难度。而通过火花点火方式能可靠地使部分混合气进行燃烧。目前使稀薄混合气实现压缩着火并对快速燃烧进行控制的方法已进行了实用化。除了利用可变气门驱动系统以实现压缩比的可变过程，并利用机械增压以实现进气量控制之外，研究人员还通过用高压汽油的直接喷射方式形成合适的混合气，同时利用大流量EGR降低燃烧温度，由此减少NOx排放量。与此同时，研究人员利用各气缸中设置的燃烧压力传感器，并根据集的负荷、转速、机外温度、气压等参数，可实现对燃烧过程的精确控制。

研究人员对预混合压缩着火(PCCI)技术也开展过许多研究。在该燃烧方式中，虽力求同时降低NOx与炭烟排放，但如果增加喷射量，会使混合气浓度提高，并使燃烧过程过于粗暴，所以该燃烧技术通常仅在部分负荷工况下得以应用。目前也有相关研究表明，除了用大流量EGR之外，可通过米勒循环降低有效压缩比，即使在高负荷工况下也能实现平稳的燃烧过程，并大幅降低NOx与PM。同时，研究人员通过调节膨胀比，能使热效率保持不变。未来，研究人员可通过对喷射、燃烧控制等相关技术的有效应用，扩动机高效运转区域。

近年来，研究人员对反应可控压缩着火(RCCI)技术进行了研究。在该燃烧过程中，以预混合气的快速燃烧作为增加等容度的主要方式，并能实现较高的指示热效率。在多种负荷条件下进行的稳定着火控制，抑制剧烈的热释放过程并确保燃烧效率是目前亟待解决的重要课题。为了进一步提高热效率，研究人员认为上文所述的PCCI燃烧技术有着较好的应用前景，同时为扩动机的高效运转区，须相应用进排气控制、燃料喷射控制等先进技术。

3.2?燃料-空气混合与燃烧

燃料-空气混合气的形成对发动机燃烧过程有着重要影响。图4表示用计算流体动力学(CFD)得出的多种燃烧方式条件下的热释放率与50%燃烧过程中当量比φ-温度T的分布示意图。燃烧反应过程主要受以下因素影响，主要包括燃料供给方式、定时的燃料-空气混合气的形成过程及燃烧气体的φ-T?分布。

在普通的柴油燃烧过程中，即便在混合气着火后，缸内仍在继续进行燃油喷射。在经分层后的混合气稀薄化处理过程中，喷雾及燃烧过程还在继续进行。虽然着火及燃烧过程的可操纵性较好，但同时降低NOx与炭烟仍是亟待解决的课题。就PCCI燃烧方式而言，通常在压缩行程中会用多种喷射策略，使混合气实现分层，并且NOx的排放量较高，而炭烟排放量则相对较低。在该工况条件下，研究人员通过延迟喷射即可延长燃烧持续期，进而降低压力升高率。在HCCI燃烧过程中，通常会在进气行程中供应燃油，使稀薄混合气实现压缩点火。虽然NOx与炭烟的排放较少，但受化学反应速度的影响，对着火及燃烧过程进行控制有着较高难度。在压力上升率较高与负荷较低的条件下，燃烧效率会相应降低。在RCCI燃烧过程中，由于研究人员对2种燃料比及燃料喷射定时进行了调节，因此可有效抑制NOx与炭烟排放，并可实现稳定的着火及燃烧控制过程。目前，在低负荷工况下改善燃烧效率并在高负荷工况下降低燃烧噪声等课题仍亟待解决。

随着近年来计算机科学的快速发展，针对发动机燃烧过程的CFD技术得到了长足发展，预测精度也大幅提高，并成为了当前研究开发过程中不可缺少的工具。目前，研究人员仍需要进一步提高预测精度，并对燃料-空气的微观混合形态进行观测。

如图5所示，在由研究人员所提出的随机过程理论模型中，最初分离着的燃料(燃料质量百分数Y=1)与空气(Y=0)实现湍流混合，并按照随机过程理论而逐步形成均匀混合过程。该混合过程应用了相关研究人员所提出的二体碰撞及再分散模型，该模型利用由湍流特性所决定的频度ω，在1个较大流体块经历了碰撞及融合过程后，将其分解为2个相等的较小流体块。

研究人员通过对ω的时间积分定义无量纲时刻η(该数值与1个流体块的平均碰撞次数一致)，并可用于表示混合度。换言之，到η=2时，是按分散浓度进行分布的状态，但在逐渐达到η=6的状态后，浓度会接近于正态分布。η=12时，浓度会更接近于平均浓度Yo，表明了其可形成均匀的混合气。在图5中，不同颜色图案表示燃料在空间均匀破碎时的浓度分布状况。因此，作为湍流混合过程的评价指标起着重要作用。此外，ω?与湍流强度u'与积分比例L?存在数值关系，可通过ω=0.4u'/L?的公式来进行计算。

研究人员利用该模型对柴油无因次燃烧过程进行了预测研究。计算中，得出了随时间变化的热释放量及压力过程。研究人员可相应计算出燃油喷射量、喷油定时、涡流比、EGR条件下的缸内压力及热释放率，从而合理地预测NO生成量的变化。

通过该模型，研究人员可得出燃料-空气的不均匀度与浓度、燃烧后的温度与NO生成速度的概率分布。研究人员通过应用基于随机分析系统(RANS)的CFD仿真，能有效记录各个计算单元内的微观混合情况。研究人员通过引入反应动力学计算方法，也能将其应用于柴油机的PCCI燃烧过程中。此外，除了能通过无因次计算以预测喷雾着火过程之外，研究人员可根据实测的压力、放热率而得出基于混合时间的变化函数，由此可对多次喷射时的排气进行预测。通常，研究人员认为在强湍流场中对于点火不确定性与循环变动的预测结果，以及对由壁面碰撞而产生的流动过程的观测过程也起着重要作用。

3.3?燃烧室壁面附近现象的说明

通过用最新的燃烧系统设计方案，研究人员能对各种各样的发动机技术规格及运转条件实施最佳的燃烧控制，但如要进一步改善燃烧过程并提高热效率，仍有许多后续工作需要开展。

研究人员就燃烧室壁面非稳定热传导问题，运用了如图6所示的等容燃烧装置及高响应性热流束传感器(Vatell，HFM-7)，通过气体射流火焰及均匀混合气的传播火焰对壁面热流束变化进行了计测。图7是在用预燃方式的条件下(温度为950?K，压力为2?MPa，氧气浓度为21%)，从喷孔直径为0.8?mm?的喷嘴中以喷射压力为8?MPa，喷射持续期为9?ms的参数喷射了氢燃料并使其自行着火燃烧后的结果。图7示出了缸内燃烧压力p，放热率dq/dt，平均温度Te及在燃烧室壁面的2点P1、P2处测算出的热流束qhf的时间与喷射后的时刻t?的关系。图7(a)中的号码对应于图7(b)中逆光摄影图像的时刻，喷雾在与容器壁面相碰撞后(图像①)，在喷射后的3.25?ms内在P2附近着火，dq/dt数值随之急剧增大(图像③)。火焰在到达P2(图像②)，并进行快速传播(图像④)，随即进行扩散燃烧，在图像⑤时到达P1工况点。在喷射过程结束后(图像⑦)，dq/dt数值随之减小，同时火焰亮度有所降低(图像⑧、图像⑨)。qhf对应于以上燃烧区域的变化过程，P2在图像④，P1在图像⑥的时刻急剧增加。P2在扩散燃烧持续期(图像④~图像⑦)，持续保持相对恒定的值，随着火焰亮度的降低(图像⑧、图像⑨)，qhf也得以缓慢减小。P1在图像⑦出现极大值之后，qhf数值同样有所减少。此外，P2相比于P1之所以qhf数值较高，是由于在P2附近，着火燃烧的气体由于存在绝热压缩现象而具有较高的温度。根据上述情况进行分析，对燃烧室壁面附近的着火过程得出了2项结论：(1)在该燃烧过程中存在较大的热损失；(2)在可燃混合气自行着火燃烧的过程中，使qhf的数值相对较高。

而且，为了对燃烧过程中热传导的状况进行直接观测，研究人员用了具有5根微细热电偶的传感器，并测算了壁面附近的温度分布。该5根微细热电偶分别为A、B、C、D、E，其中A、B、C线材直径为25?μm，D、E线材直径为75?μm，伸长距离为δ。图8(a)表示了从点火后到燃烧结束时的燃烧室内压力p，放热率dq/dt，各热电偶的温度T，局部热流束qhf的持续时间与点火后的时刻t?的关系。图8(b)除了表示qhf与T的关系之外，根据由压力变化而计算出的未燃气体温度Tu及在温度传感器附近进行放大拍摄的逆光摄影图像(图8(c))截取2个时刻的图像作为实例(分别为23.90?ms与32.45?ms)，并在火焰锋面接近壁面约5?mm并持续14?ms后，示出了火焰锋面与壁面的距离x。图8中相应示出了各热电偶的δ?值，在缸内温度急剧升高的时期，同时在相同的线材直径条件及δ?值较大的情况下，温度增长速度较快。在δ?相同的条件下，线材直径越细小，时间常数会相应提前。T及qhf会随着未燃气体的压缩加热而缓慢地增加，由于火焰锋面的接近，dq/dt?数值得以明显增大。相比于qhf在火焰锋面到达壁面后成为极大值，T?极大值的出现存在滞后现象。尽管研究人员充分考虑到了热电偶信号的时间常数，并对此进行补偿，T的极大值也比火焰温度更低。由于T?的极大值会随着δ?的减少而降低，研究人员认为T的数值大小能在某种程度上影响到边界层内的温度分布。根据在各种条件下进行同样测算的结果，可得出如下趋势。在燃烧温度较高的条件下，由于压缩加热导致温度与热流束的形成速度快速增加，同时由于温度梯度较大，qhf也会相应变大。

近年来，研究人员正在开展针对壁面附近现象的测算研究与模型试验。以发动机燃烧室壁面的热流束为例，研究人员历来通过热电偶对其进行测试，并按照非稳定传热分析而进行计算。在柴油机领域，由于燃烧室壁面碰撞而使热流束增加的现象会限制热效率的提高，因此研究人员目前正运用多个传感器以对热流束进行测算并对燃烧现象进行研究。同时，研究人员利用激光电子式传感器(LES)进行燃烧室壁面碰撞喷雾动态与局部热流束分布的数值分析，并研究了火焰接近壁面附近时的放大摄影图像，根据对温度边界层厚度的推定结果，从而对传热系数与热流束进行验算。

近年来，利用壁温回转式隔热膜以改善热效率的效果引起了研究人员的关注。研究人员用基于激光诱导荧光法(LIF)的壁面温度测算方法，并充分利用粒子图像测速法(μPIV)，对壁面附近的气体进行流动测算。相关燃烧机理说明上述方法正有效地应用于发动机的燃烧室设计过程中。此外，基于薄膜测温电阻器式的微电子机械(MEM)技术的相邻多点热流束测试传感器已得以成功开发，可期待其将在今后的发动机测试领域中得以应用。

4?结论

上文概述了可有效满足社会需求的车用发动机技术的进展，并对汽车电驱动时代的相关发展条件进行了展望。

随着环境及物质需求的变化，社会各界对汽车性能的要求也在逐步提升。目前，按照节能降耗的技术观念，研究人员仍须持续提高发动机热效率。燃料-空气混合气的形成过程、燃烧室壁面附近燃烧现象及其控制技术将是未来数年间的重点研究领域。

本文发表于《汽车与新动力》杂志2020年第5期

作者：[日]塩路昌宏

整理：彭惠民

编辑：伍赛特

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

初中物理的16个研究方法！！！

计量仪器

00 长 度

0001 演示直尺 1000mm 只

0002 木直尺 1000mm 只

0005 游标卡尺 125mm, 0.1mm 个

0006 螺旋测微器（千分尺） 25mm, 0.01mm 个

0007 布卷尺 30m 盒

01 质 量

0103 物理天平 500g 台

0104 学生天平 200g, 0.02g 台

0105 托盘天平 500g,0.5g 台

0106 托盘天平 200g, 0.2g 台

02 时 间

0201 数字计时器 四位, 0.1ms 台

0203 电磁打点计时器 个

0205 机械停表 0.1s 块

0206 节拍器 电子 个

0207 电火花计时器 单频率：0.02s,火花距离不小于10mm,平均电流不大于0.5mA 或 多频率:0.01s、0.02s、0.05s,有同步释放功能 个

03 温 度

0301 热敏温度计 -10～+100℃，线性刻度 个

0302 演示温度计 只

04 电

0401 演示电表 直流电压、电流，检流 台

0402 演示电流电压表 J0402型 台

0403 演示电阻表 J0403型 台

0404 演示(瓦特)功率表 J0404型 台

0405 电能表 单相 只

0406 绝缘电阻(兆欧)表 500V 只

0407 直流电流表 2.5级，0.6A，3A 只

0408 直流电压表 2.5级，3V，15V 只

0409 灵敏电流计 ±300μA 只

0410 多用电表 只

0411 学生多用电表 只

0412 直流电压表 2.5级，毫伏级 台

0413 携式直流单双臂电桥 台

0414 交流电流表 2.5级，毫安级 只

0415 直流电流表 2.5级，200μA 只

0416 多用大屏幕数字显示测试仪 可做万用电表,计时.计频.计数.测温等 台

0417 数字电容表 10pF～100μF 台

0420 投影电流表 套

0421 投影电压表 套

0422 投影检流计 只

0423 教学Q表 台

1 通 用 仪 器

10 一 般

1002 书写投影器 250mm×250mm 台

1005 钢制黑板 900mm×600mm，双面 块

1007 旋片式真空泵 单相，直联泵 台

1008 两用气筒 脚踏式 个

1012 空盒气压表 DYM3型 个

1013 手摇抽气机 双缸式 台

1014 水准器 个

1015 简易频闪光源 25Hz,50Hz 台

1016 透明盛液筒 Φ100mm×300mm 个

1017 抽气盘 直径不小于180mm,附罩 套

1018 皮唧 个

1019 仪器车 辆

1022 投影器动感仪 台

2609 酒精喷灯 坐式 个

11 支 架

1101 物理支架 套

1102 方座支架 套

1108 多功能实验支架 套

1110 升降台 升降范围不小于150mm，载重量不小于10kg 台

12 电 源

1202 学生电源 9V/1.5A 台

16V/2A，稳压 台

1203 蓄电池 6V,15Ah，封闭免维护式 台

1204 调压变压器 2KVA 台

1206 感应圈 电子开关式 台

1209 教学电源 12V/2A,稳压 台

1～25V,100W分段连续可调 台

1210 高压发生器 5～50kV 台

1211 逆变电源 台

1212 多功能充电器 同时充28组可调内阻电池或蓄电池，有定时器 台

13 现代教育技术装备

1301 展示台 台

1302 彩色电视机 台

1303 多媒体计算机 台

1304 录像机 台

1305 影碟机 台

2 专 用 仪 器

2001 物理实验微机接口及教学系统 多媒体计算机，多种传感器，智能接口，配套实验仪器和软件系统 套

21 力 学

2101 条形盒测力计 10N 个

5N 个

2.5N 个

2103 圆筒测力计 5N 个

2104 平板测力计 5N 个

2105 圆盘测力计 5N 个

2106 金属钩码 10g×2 组

20g×2 组

50g×10 组

200g×4 组

2107 圆柱体组 铜.铁.铝 组

2108 斜面小车 套

2109 磨擦计 套

2110 螺旋弹簧组 0.5N，1N，2N，3N，5N 组

2111 帕斯卡球 个

2112 液压机模型 台

2113 液体内部压强实验器 J2113型 个

2114 微小压强计 J2114型 个

2115 马德堡半球 个

2116 托里拆利演示器 件

2117 离泵模型 齿轮式 台

2118 阿基米德定律演示器 套

2119 杠杆 支

2120 轮轴模型 J2120型 个

2121 演示滑轮组 单2,三并2,三串2，可卡2 组

2122 滑轮组 组

2123 滚摆 个

2124 力矩盘 个

2125 气垫导轨 1200mm, 可调 台

2126 小型气源 气压不小于500mm水柱,低噪声 台

2128 平抛竖落仪 个

2129 手摇离心转台 台

2130 向心力演示器 台

2131 向心力实验器 手动指针式 台

2132 离心机械模型 节速器,干燥器,分离器 台

2133 离心轨道 个

2135 碰撞实验器 台

2136 冲击摆 台

2137 初中力学热学组合教具 套

2138 高中运动学,动力学教具 套

2140 连通器 个

2141 液体对器壁压强演示器 个

2142 超重失重演示器 记忆指针式 个

2143 高中静力学演示教具 套

2144 演示测力计 0～2N 个

2145 演示斜面小车 1200mm 套

2146 演示力矩盘 个

2147 物体形变演示器 套

2148 惯性演示器 套

2152 力的合成分解演示器 套

2153 毛钱管(牛顿管) 带释放装置 套

2154 平抛运动实验器 套

2155 演示轨道小车 利用电火花计时 套

2156 运动轨迹显示仪 示曲线运动 套

2158 引力常量实验仪 台

2159 傅科摆 台

2164 碰撞球 5球 套

2165 浮力原理演示器 套

2166 轴承模型 滚动.滑动 套

2167 反冲运动演示器 台

2168 水轮机模型 轴流式 台

2169 动能势能演示器 套

2170 运动合成分解演示器 台

2171 压力与压强演示器 套

2172 初中力学实验盒 盒

2173 潜水艇浮沉演示器 套

2174 平抛和碰撞实验器 套

2175 摩擦演示器 套

2176 高中力学演示板 套

2178 初中力学演示板 套

2179 力的合成演示器 套

2180 初中力学演示实验箱 箱

2181 抽水机模型 活塞式 套

2182 初中力热光学学生实验箱 套

2183 轨道小车 轨道打点式：打点有效距离不小于550mm 或 车拖纸带式:打点有效距离不小于550mm 套

2184 物体浮沉条件演示器 套

2185 液体压强与深度关系实验器 套

2186 阿基米德原理及应用实验器 套

2187 牛顿第二定律演示仪 套

2188 二维空间-时间描迹仪 套

22 振动和波.热学

2201 弹簧振子 气垫式 件

2203 波动演示器 帘式 台

2204 音叉 256HZ 支

512HZ 支

2206 共振音叉 440HZ 对

2207 发音齿轮 个

2208 发波水槽 机械振子 套

～气动波源带同步频闪光源 套

2209 单摆组 五个摆球 组

2210 单摆运动规律演示器 光电门计时 套

2211 匀速圆周运动投影器 台

2212 纵波演示器 台

2213 振动合成演示器 台

2216 声波演示仪 套

2217 声速测量仪 套

2218 纵横波演示仪 台

2219 波动图象投影演示器 台

2220 简谐振动投影演示仪 台

2221 受迫振动和共振演示器 台

2222 单摆振动图象演示器 投影式 台

2223 波的合成演示器 套

2224 音频发生器 台

2225 声传播演示器 套

2251 量热器 套

2252 内聚力演示器 有挤压扳动器和刮削器 个

2253 空气压缩引火仪 件

2254 机械能热能互变演示器 套

2255 汽油机模型 个

2256 柴油机模型 个

2257 气体定律演示器 件

2258 金属线膨胀演示器 件

2259 固体缩力演示器 件

2260 热传导演示器 件

2261 气体定律实验器 气室不小于100ml 件

2262 萘的熔解凝固实验器 套

2264 液体对流演示器 个

2265 双金属片 个

2266 液体表面张力演示器 套

2267 毛细现象演示器 套

2269 露点测定器 个

2270 干湿球温度计 个

2272 投影气桌 250mm×250mm 套

2273 初中声学热学演示实验箱 箱

2274 大气压系列实验器 套

2276 气体做功内能减少演示器 套

2277 气压微观解释演示器 套

2278 碘的升华与凝华演示器 密封式 个

2279 道尔顿板 个

2280 油膜实验器 套

3115 晶体空间点阵模型 食盐.金刚石.石墨 套

23 静电和电流

2301 玻棒(附丝绸) 对

2302 胶棒(附毛皮) 对

2303 验电球 个

2304 箔片验电器 对

2305 指针验电器 对

2306 验电器连接杆 个

2307 尖形布电器 个

2308 金属网罩 个

2309 平行板电容器 件

2310 感应起电机 台

2311 范氏起电机 台

2312 枕形导体 个

2313 球形导体 个

2314 电埸线演示器 件

2315 等势线描绘实验器 导电玻璃型 件

2317 验电羽 对

2318 验电幡 件

2319 常用电容器示教板 件

2320 正负电荷检验器 台

2321 导体绝缘体检验器 套

2351 小灯座 个

2352 单刀开关 个

2354 滑动变阻器 20Ω,2A 个

2354 50Ω,1.5A 个

2354 200Ω,1.25A 个

2354 5Ω,3A 个

2358 电阻圈 组

2359 电阻定律演示器 个

2360 演示电阻箱 个

2361 教学电阻箱 9999.9Ω 个

2362 简式电阻箱 9999Ω 个

2363 演示电桥 件

2364 直线电桥 件

2365 可调内阻电池 气压调节式 个

2366 铜的电化当量实验器 件

2367 库仑扭秤 台

2368 演示线路实验板 初中演示组 套

高中演示组 套

2369 学生线路实验板 初中学生组 套

高中学生组 套

2370 单刀双掷开关 个

2371 双刀双掷开关 个

2372 电阻箱 9.99Ω 个

2373 学生用可调内阻电池 改进型 个

2374 电池盒 1号电池,4个 套

2375 焦耳定律演示器 件

2376 保险丝作用演示器 套

24 电 磁 和 电 子

2401 条形磁铁 D-CG-LT-180 对

2402 蹄形磁铁 D-CG-LU-63 个

2402 D-CG-LU-80 个

D-CG-LU-100 个

2403 磁感线演示器 个

2404 电流磁场演示器 套

2405 磁针 对

2406 小磁针 10个 组

2407 磁分子模型 (有机玻璃) J2407型 合

2408 电流天平 个

2409 演示原副线圈 件

2410 原副线圈 个

2411 蹄形电磁铁 个

2412 电铃 个

2413 演示电磁继电器 J2413-1型 个

2414 电磁继电器 个

2415 左右手定则演示器 个

2417 手摇交直流发电机 J2417型 台

2418 小型电动机模型 套

2419 方型线圈 个

2420 手摇三相交流发电机 J2420型 台

2421 三相电机原理演示器 J2421型 套

2422 三相感应电动机模型 J2422型 台

2423 可拆变压器 J2423型 个

2424 楞次定律演示器 件

2425 变压器原理说明器 增加调压变压器功能 台

2426 小型变压器 套

2429 电话原理说明器 套

2430 直线电流磁感应强度演示器 件

2431 电磁感应演示器 件

2432 交流电路特性演示器 个

2433 洛仑兹力演示器 台

2434 电磁振荡演示仪 件

2435 电磁波的发送和接收演示器 件

2436 电磁波的干涉衍射偏振演示器 件

2437 电子荷质比实验装置 件

2438 密立根油滴仪 件

2439 电磁铁实验器 套

2440 电机模型 立式 台

2441 立体磁感线演示器 条形.蹄形 套

2442 初中电学演示实验箱 套

2443 初中电学学生实验箱 套

2444 充磁器 台

2445 磁感线演示板 永磁、电磁场 件

2446 自感现象演示器 台

2447 安培力演示器 台

2451 低气压放电管组 件

2452 低气压放电管 支

2453 阴极射线管 (磁效应管) 支

2454 阴极射线管 (示直进管) 支

2455 阴极射线管 (机械效应管) 支

2456 阴极射线管 (静电偏转管) 支

2458 教学示波器 2MHz 台

2459 学生示波器 2MHz 台

2461 晶体管特性图示仪 台

2462 低频信号发生器 20Hz～20kHz,有功率输出 台

2463 高频信号发生器 J2463型 台

2464 教学信号发生器 台

2465 学生信号发生器 台

2468 音频功率放大器 台

2469 教学扫频仪 台

2470 三线电子开关 台

2471 大屏幕示波器 20kHz 台

2472 双踪教学示波器 台

2475 阴极射线演示器 热阴极 台

2476 电子束演示器 台

2477 微电流放大器 台

2478 电谐振演示器 台

2479 初中电学实验盒 套

2480 电子元器件实验盒 套

2481 能的转化演示器 机械.电.热.光能相互转化 套

2482 传感器应用实验器 套

2483 电学元件黑箱 三个接点，两个元件（电池、电阻、二极管均可更换） 套

2484 门电路演示器 套

2485 门电路实验箱 套

25 光学和原子物理

2501 光具盘 磁吸附式 套

2502 凹面镜 个

2503 凸面镜 个

2506 玻璃砖 个

2507 光具座 ?0?116mm，双轨 套

2508 光的干涉.衍射.偏振演示器 套

2511 三棱镜 个

2512 X射线演示器 带防护罩萤光屏 台

2513 激光光学演示仪 台

2515 双缝干涉实验仪 台

2516 光导纤维应用演示器 台

2517 光电效应演示器 锌板 台

2518 白光的色散与合成演示器 个

2520 太阳能电池演示器 台

2521 光具组 套

2522 双缝干涉.单缝衍射观察仪 套

2523 初中光学实验盒 套

2524 紫外线作用演示器 套

2525 红外线作用演示器 套

2526 初中几何光学演示实验箱 套

2527 望远镜 双筒,7×35 个

2528 光的反射.折射演示器 个

2529 照相机 135型，机械快门，手动调焦，有B门 台

2530 平面镜成像实验 器 套

2531 半导体激光光源 有扩束镜、分束镜，支架 套

2551 分光镜 带波长分度尺 台

2552 光谱管组 套

2553 威尔逊云雾室 杠杆式 台

2554 盖革计数器 台

2555 钠的吸收光谱演示器 台

2557 高温扩散云室 台

2558 弗兰克-赫兹实验装置 台

2559 普朗克常数测定器 台

2560 手持直视分光镜 个

5 挂 图

51 物 理

5101 初中物理教学挂图 套

5102 高中物理教学挂图 套

5103 初中物理活动挂图

1、照相机的构造和使用 幅

2、船闸 幅

3、起重机 幅

4、压缩空气制动 幅

5、功的原理（一） 幅

6、功的原理（二） 幅

7、滑动变阻器的构造和使用 幅

8、安全用电（人体触电及跨步电压触电） 幅

9、汽油机（四冲程连续变化） 幅

5104 高中物理活动挂图

1、游标卡尺 幅

2、螺旋测微器 幅

3、横波 幅

4、纵波 幅

5、感生电流方向判断 幅

5105 初中物理教学投影片 套

5106 高中物理教学投影片 套

5107 初中物理多媒体教学软件 录像带、光盘 套

5108 高中物理多媒体教学软件 录像带、光盘 套

6 玻璃仪器

60 计 量

6001 量筒 10ml 个

6002 量筒 50ml 个

6003 量筒 100ml 个

6012 量杯 250ml 个

6051 移液管 1ml 支

6061 甘油注射器 100ml 支

6071 温度计 红液，0～100℃ 支

6072 温度计 水银，200℃ 支

6076 体温计 支

6081 密度计 密度＞1 支

6082 密度计 密度＜1 支

61 加 热

6102 试管 ?0?115mm×150mm 支

6103 试管 ?0?120mm×200mm 支

6123 烧杯 250ml 个

6124 烧杯 500ml 个

6134 烧瓶 圆、长，500ml 个

6137 烧瓶 平、长，250ml 个

62 一 般

6201 酒精灯 150ml 个

6232 漏斗 90mm 个

6270 平底管 ?0?112mm×150mm 支

6271 T形管 个

6292 圆水槽 透明，?0?1270mm×140mm 个

64 材料和配套用品 石棉网、三角架、泥三角、试管夹、试管刷等 份

7 药品

物理教学实验化学药品 酒精、煤油、苯、硫酸铜、锌片、铜片、铁粉、硫酸、、水银等 份

8 其它实验材料和工具

80 演示实验材料

8011 初中物理演示实验材料 电池、电珠、导线、焊锡、焊锡膏、保险丝、蜡烛等 套

8012 高中物理演示实验材料 电池、电珠、导线、焊锡、焊锡膏、保险丝、蜡烛、钠泡等 套

8013 电子元件演示实验材料 电阻、电容、电感、电位器、二极管、三极管、集成块等 套

81 分组实验材料

8111 初中物理分组实验材料 电池、电珠、导线、蜡烛、透镜、棱镜、灯芯等 套

8112 照明电路 闸刀开关、螺丝口灯座、卡口灯座、固定插座、可移动插座、导线、插入式保险盒（对）、木板、保险丝、拉线开关、胶布等 套

8113 高中物理分组实验材料 电池、电珠、导线、纸带、复写纸、透镜、棱镜、灯芯、电阻丝、导电纸、胶帽、云母片等 套

8114 电子元件分组实验材料 电池、电珠、电阻、电容、电感、电位器、二极管、三极管、导线、纸带、复写纸等 套

8115 甲电池 个

82 工 具

8201 初中分组电工工具 测电笔、镊子、螺丝刀、尖咀钳、电工刀等 套

8202 高中分组工具 电烙铁、电工刀、尖咀钳、镊子、螺丝刀、测电笔等 套

8205 实验室常用工具 手摇钻、木锉、木锯、刨、斧、钢手锯、剥线钳、钢丝钳、尖咀钳、平口钳、手锤、錾子、锉刀、什锦锉、活动扳手、手剪、直角尺等 套

8206 台钻 Φ1～Φ13mm 台

8207 台虎钳 100mm 台

8208 多用工具机 具有车、铣、钻功能 台

8209 漏电保护器 漏电流5～30mA.可调 个

8215 计算器 有统计功能 个

8221 砂轮机 单相，300W，3000vpm 台

逆向工程中数据测量的方法有哪些，有何优缺点

1. 观察法：

观察法是人们为了认识事物的本质和规律有目的有的对自然发生条件下所显现的有关事物进行考察的一种方法，是人们收集获取记载和描述感性材料的常用方法之一，是最基本最直接的研究方法。简单的讲观察法就是看仔细地看。但它和一般的看不同，观察是人的眼睛在大脑的指导下进行有意识的组织的感知活动。因此，亦称科学观察。

实例：水的沸腾:在使用温度计前，应该先观察它的量程，认清它的刻度值。实验过程中要注意观察水沸腾前和沸腾时水中气泡上升过程的两种情况，温度计在沸腾前和沸腾时的示数变化；在学习声音的产生时可让学生观察小纸片在扬声器中的运动状态，观察正在发声的音叉插入水中激起水花，观察蟋蟀知了鸣叫是的情况，就会发现发出声音的物体都在振动；除此之外还有光的反射规律；光的折射规律；凸透镜成像；滑动摩察力与哪些因素有关等。

2. 放大法

放大法是物理实验中常遇到一些微小物理量的测量。为提高测量精度，常需要用合适的放大方法，选用相应的测量装置将被测量进行放大后再进行测量。常用的放大法有累计放大法、形变放大法、光学放大法等。

（1）累计放大法：在被测物理量能够简单重叠的条件下，将它展延若干倍再进行测量的方法，称为累计放大法(叠加放大法)。如测量纸的厚度、金属丝的直径等，常用这种方法进行测量；累计放大法的优点是在不改变测量性质的情况下，将被测量扩展若干倍后再进行测量，从而增加测量结果的有效数字位数，减小测量的相对误差。在使用累计放大法时，应注意两点，一是在扩展过程中被测量不能发生变化；二是在扩展过程中应努力避免引入新的误差因素。

（2）形变放大法：形变是力作用的效果，在力学中形变的基本表现形式为体积、长度、角度的改变。而显示形变的方法可用力学的方法，也可用电学、光学的方法，如：体积的变化：由液柱的长度的变化显示；热膨胀：杠杆放大法显示。

（3）光学放大法：常用的光学放大法有两种，一种是使被测物通过光学装置放大视角形成放大像，便于观察判别，从而提高测量精度。例如放大镜、显微镜、望远镜等。另一种是使用光学装置将待测微小物理量进行间接放大，通过测量放大了的物理量来获得微小物理量。例如测量微小长度和微小角度变化的光杠杆镜尺法，就是一种常用的光学放大法。

3. 控制变量法

控制变量法是指讨论多个物理量的关系时通过控制其几个物理不变，只改变其中一个物理量从而转化为多个单一物理量影响某一个物理量的问题的研究方法。这种方法在实验数据的表格上的反映为某两次试验只有一个条件不同，若两次试验结果不同则与该条件有关。否则无关。反之，若要研究的问题是物理量与某一因素是否有关则应只使该因素不同，而其他因素均应相同。

实例：在研究导体的电阻跟哪些因素有关时，为了研究方便用控制变量法。即每次须挑选两根合适的导线，测出它们的电阻，然后比较，最后得出结论。为了研究导体的电阻与导体长度的关系，应选用材料横截面相同的导线，为了研究导体的电阻与导体材料的关系，应选用长度和横截面相同的导线，为了研究导体的电阻与导体横截面的关系，应选用材料和长度相同的导线。研究影响力的作用效果的因素；研究液体蒸发快慢的因素；研究液体内部压强；研究动能势能大小与哪些因素有关；研究琴弦发声的音调与弦粗细、松紧、长短的关系；研究物体吸收的热量与物质的种类质量温度的变化的关系；研究电流与电压电阻的关系；研究电功或电热与哪些因素有关；研究通电导体在磁场中受力与哪些因素有关；研究影响感应电流的方向的因素用此法。

4. 类比法

所谓类比就是“触类旁通”“举一反三”实际上是一种从特殊到特殊，从一般到一般的推理，它是根据两个或两类对象之间在某些方面的相同或相似而推出他们在其他方面也可能相同或相似的一种逻辑思维。从而可以帮助我们理解较复杂的实验和较难的物理知识。类比是一种推理方法，不同事物在属性、数学形式及其他量描述上有相同或相似的地方就可以来用类比推理。类比法是提出科学说做出科学预言的重要途径，物理学发展史上的许多说是运用类比方法创立的，开普勒也曾经说过：“我们珍惜类比推理胜于任何别的东西”。

实例：电压与水压；电流与水流；内能与机械能；原子结构与太阳系；水波与电磁波；通信与鸽子传递信件；功率概念与速度概念的形成。在物理学中运用类比方法可以引导学生自己获取知识，有助于提出说进行推测，有助于提出问题并设想解决问题的方向。类比可激发学生探索的意向，引导学生进行探索使学生成为自觉积极的活动，发展学生的思维能力。

类比是科学家最常运用的一种思维方法，由这种方法得出的结论虽然不一定可靠，但是，在逻辑中却富有创造性。类比的事例很多这就需要平时多留心不断地总结找到比较恰当的事例做类比。

5. 等效替代法

所谓等效替代法是在保证效果相同的前提下，将陌生复杂的问题变换成熟悉简单的模型进行分析和研究的思维方法，它在物理学中有着广泛的应用。

实例：研究串联并联电路关系时引入总电阻（等效电阻）的概念，在串联电路中把几个电阻串联起来，相当于增加了导体的长度，所以总电阻比任何一个串联电阻都大，把总电阻称为串联电路的等效电阻。在并联电路中把几个电阻并联起来，相当于增加了导体的横截面积，所以总电阻比任何一个并联电阻都小，把总电阻称为并联电路的等效电阻；在电路分析中可以把不易分析的复杂电路简化成为较为简单的等效电路；在研究同一直线上的二力的关系时引入合力的概念也是运用了等效替代法。

6. 比较法

比较法是确定研究对象之间的差异点和共同点的思维过程和方法，各种物理现象和过程都可以通过比较确定它们的差异点和共同点。比较是抽象与概括的前提，通过比较可以建立物理概念总结物理规律。利用比较又可以进行鉴别和测量。因此，比较法是物理现象研究中经常运用的最基本的方法。比较法有三种类型：①异中求同的比较。即比较两个或两个以上的对象而找出其相同点。②同中求异的比较。即指比较两个或两个以上的对象而找出其相异点。③同异综合比较。即比较两个或两个以上的对象的相同点相异点。

实例：象汽车轮船火车飞机它们的发动机各不相同但都是把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能装置。而汽油机和柴油机虽然都是内燃机但是从它们的构造、吸入的气体、点火方式、使用范围等方面都有不同。再如蒸发与沸腾的比较两者的相同点都是汽化过程。不同点从发生时液体的温度、发生所在的部位及现象都不同。还可以用比较法来研究质量与体积的关系；重力与质量的关系；重力与压力；电功与电功率等。

7. 转换法

物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。初中物理在研究概念规律和实验中多处应用了这种方法。

实例：物体发生形变或运动状态改变可证明一些物体受到力的作用；马德堡半球实验可证明大气压的存在；雾的出现可以证明空气中含有水蒸气；影子的形成可以证明光沿直线传播；月食现象可证明月亮不是光源；奥斯特实验可证明电流周围存在着磁场；指南针指南北可证明地磁场的存在；扩散现象可证明分子做无规则运动；铅块实验可证明分子间存在着引力；运动的物体能对外做功可证明它具有能等。

8. 理想实验

理想实验又叫“想实验”“抽象的实验”或“思想上实验”，它是人们在思想中塑造的理想过程，是一种逻辑推理思维过程和理论研究重要方法。理想实验虽然叫实验，但它同所说的真实科学实验是有原则区别的，真实科学实验是一种实践活动，而理想实验则是一种思维活动，前者是可以将设计通过物理过程而实现的实验，后者则是在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的实验。但是，理想实验并不是脱离实际的主观臆想。首先，理想实验是以实践为基础的，所谓的理想实验就是在真实的科学实验的基础上，抓住主要矛盾忽略次要矛盾对实际过程做出更深入一层的抽象分析。其次，理想实验的推广过程是以一定的逻辑法则为根据的，而这些逻辑法则都是从长期的社会实践中总结出来的并为实践所证实了的。

理想实验在自然科学的理想研究中有着重要的作用。但是，理想实验的方法也有其一定的局限性，理想实验只是一种逻辑推理的思维过程，它的作用只限于逻辑上的证明与反驳，而不能用来作为检验正确与否的标准。相反，由理想实验所得出的任何推论都必然由观察实验的结果来检验。

实例：研究真空是否能够传声；牛顿第一定律等。

9. 建立模型法

建立模型法是一种高度抽象的理想客体和形态用物理模型，用物理模型可以使抽象的说理论加以形象化，便于想象和思考研究问题。物理学的发展过程可以说就是一个不断建立物理模型和用新的物理模型代替旧的或不完善的物理模型的过程。

实例：研究肉眼观察不到的原子结构时，建立原子核式结构模型；研究光现象时用到光线模型；研究磁现象是用到磁感线模型；力的示意图或力的图示是实际物体和作用力的模型；电路图是实物电路的模型；研究发电机的原理和工作过程用挂图及手摇发电机模型；研究内燃机结构和工作原理用挂图及汽油机柴油模型。

10. 平衡法

平衡，是相对于两个以上物体组成的一个物理组合而言的，在物理变化过程中，组合中各物体的一些物理量在一定条件下保持相等，这时，我们就把这些物体所处的这种状态称之为平衡态，初中物理研究的平衡态问题，归结起来大致有如下三大类：一是在平衡力作用下物体的平衡；二是杠杆的平衡：三是温度不同的物体混合后达到的热平衡，有关这三类问题都必须用平衡原理去解。

实例：你在玩木板小车模型的时候，让小锤自由下落，拉着小车向前走，其中，小车与木板有摩擦，这时测的小车速度是有误差的，所以你现在可以用平衡法来平衡小车的摩擦力，比如把木板垫高。

11. 留迹法

在物理实验中，有些物理现象瞬息即逝，实验者难以在此瞬间对研究对象进行观察和测量。如运动物体所处的位置、轨迹、图像等。但我们可用一定的方法将有关信息记录下来，然后通过测量或观察来进行研究，这种方法就是留迹法。

实例：沙摆描绘单摆的振动曲线；用打点计时器记录物体位置；用频闪照相机拍摄平抛的小球位置；用示波器观察交流信号的波形等。

12. 累积法

把某些难以用常规仪器直接准确测量的物理量用累积的方法,将小量变大量,不仅可以便于测量,而且还可以提高测量的准确程度,减小误差。这种方法称为累积法。

主要累积方法：（1）时间累积法：对时间累积后进行测量求平均值的方法。（2）空间累积法：对空间进行累积后求平均值的方法。

实例：在“用滴水法测重力加速度”的实验中,调节并测量水龙头到盘子的高度差h；让前一滴水滴到盘子听到声音时,后一滴恰离开水龙头；再测出n次水击盘声的总时间tn,则下落h高度用时。又如在“测定金属电阻率”的实验中,若没有螺旋测微器,可把金属丝绕在铅笔上若干圈,由金属线圈的总长度除以圈数来测量金属丝的直径。

13. 外推法：

有些物理量可以局部观察或测量，作为它的极端情况，不易直观观测，如果把这局部观察测量得到的规律外推到极端，可以达到目的。例如在测电源电动势和内电阻的实验中，无法直接测量I=0(断路)时的路端电压(电动势)和短路(U=0)时的电流强度，通过一系列U、I对应值点画出直线并向两方延伸，交U轴点为电动势，交I轴点为短路电流

为什么说汽车发动机出生在德国生长在日本

直接测量、间接测量、接触测量和非接触测量，特点分别是无需对被测量与其他实测量进行计算，计算所得，与工件的被测表面直接接触和与工件的被测表面之间没有机械的测力存在。

1、直接测量：无需对被测量与其他实测量进行一定函数关系的计算而直接得到被测量值的测量。

2、间接测量：通过直接测量与被测参数有已知函数关系的其他量而得到该被测参数量值的测量。

3、接触测量：仪器的测量头与工件的被测表面直接接触，并有机械作用的测力存在（如接触式三坐标等）。

4、非接触测量：仪器的测量头与工件的被测表面之间没有机械的测力存在（如光学投影仪、气动量仪测量和影像测量仪等）。

凭借 则曲面的品质会较差而曲面的光顺连续 使用三坐标测量机进行测量时，存目前的设备和技术，尚无法达到这个目 性达到要求，又很难保证点数据和曲面 在一个很复杂的综合误差，这一复杂的的，逆向工程技术不可避免地存在其局之间的误差。

在它们之间取舍，需综合误差造成了三坐标测量机测量结果限性。逆向工程最突出的问题是客观模 要工程技术人员的判断和操作技巧的不确定性。误差有系统性误差和随机型和CAD模型之间的造型误差。

在产品加工中会引性误差，只有系统性误差可以被预测和差的主要因素。

百度百科--测量

18世纪末,以工业革命为背景,以居尼奥的蒸汽汽车实验成功为起点,在欧洲各国和美国,出现了一个研究和制造蒸汽汽车的热潮,各种用途的蒸和戈特利布·戴姆勒同时宣告制成的,不过一个制造的是三轮汽车,一个制造的是四轮汽车。卡尔.奔驰就是现今德国大名鼎鼎的奔驰汽车公司的第一

据1980统计,日本上年向世界各地出口的汽车约为600万辆,平均每天有16,000辆运出。今年虽在对美出口方面实行了“自动限制”,但总出口量有增无减。那末,这些汽车是怎样运往世界各地的呢? 据报道,这些车儿乎都是用汽车专用船运输的。现在,全世界约有300艘这种专用船,其中90％以上都参与日本车的运输。汽车专用船大致分PCC型和CB型两种。前者是专为经济、有效地运载汽车而设计的高速专用船;后者既能装载汽车,又能装载粮食,饲料等物资,这是按日本对外贸易结构的需要设计的。日本每年要从国外(主要是美国)进口大量的发动机。

1864年，居住在奥地利的德国人马尔库斯在一次研制装饰灯时，偶然发现石油炼制后的产品之一汽油，在汽化后有很大的爆发力，从而他开始制造实验汽油发动机。

1875年，波士顿的乔治－布雷顿研制了一种预压式发动机，以轻质油作燃料，被认为是第一台实用、安全的液体燃料发动机。

1881年．英国人克拉克创新研制了一台近代二冲程发动机，因其结构简单、输出功率大，当时曾得到了较多的应用。

“汽车之父”卡尔.本茨在1877年就决定制造发动机，1879年12月31日，卡尔.本茨终于制造出了一台二行程实验发动机。但当时很少有人知道发动机，没有销路，就没有资金。1882年卡尔.本茨在几个商人和银行家的资助下成立了曼海姆燃气发动机股份有限公司，目的是改进各种类型的发动机，特别是燃气发动机。但是由于公司缺少技术人员，本茨感到自己很难开展工作，一个月之后突然提出离开公司。由于他突然退出造成公司损失，公司决定将本茨的所有机器和设备作为抵押，赔偿公司的损失。因而，本茨又重新变为两手空空，一无所有。后来，尽管本茨几次改进发动机，但是他的发动机始终没有获得专利权，因为本茨的发动机不能实际使用，德国专利局拒绝发给他专利证书。

另一位“汽车之父”戴姆勒也在同一时期紧锣密鼓地研制发动机。1883年8月15日，德国工程师戴姆勒和迈巴赫根据奥托发动机的模型，制成了今天汽车用发动机的原型——高压点火卧式汽油机，并于同年l2月16日获得了德意志帝国专利——汽油发动机的专利。1884年5月，戴姆勒把卧式汽油机改制成体积尽可能小的立式汽油机，并于1885年4月3日取得了立式汽油机的专利，该立式汽油机取名“立钟”，其气缸用气冷方式，立于曲轴箱之上，进气阀可以自动开合，排气阀由戴姆勒发明的曲线槽控制装置控制。

戴姆勒的立式汽油机重量轻、转速高，压缩比为3，并首先在该机上应用了化油器。

发动机是汽车的“心脏”。汽车的发展与发动机的进步有着直接的联系。人类最初的工作劳动完全是由自身来完成，根本没有什么汽车和发动机，如果说有的话，在未使用牛和马之前使用的是人，或许最早的奴隶就是一种“生物发动机”。随着人类的进步与发展，人们对自然界的认识越来越深，利用自然、改造自然的能力日益加强，人们不仅使用人力、畜力、而且知道使用水力、风力。

1705年，纽可门首次发明了不依靠人和动物来作功而是靠机械来作功的实用化蒸汽机。这种蒸汽机用于驱动机械，便产生了划时代的第一次工业革命。随着蒸汽驱动的机械即汽车的诞生，人类社会中便拉开了永无休止的汽车发展的序幕，也拉开了汽车动力－发动机的发展。

现代发动机的发明是在使用蒸气机的基础上，仿造蒸气机的结构，在气缸中燃烧照明煤气作为开端的。首先成功制造了煤气机，在煤气机的基础上改进为汽油机，再研制为柴油机。

2.2.1 煤气发动机的发明

最早提出内燃机设想的是荷兰物理学家惠更斯。1673－1680年，他首先提出了真空活塞式火药内燃机的方案，即利用火药燃烧的高温燃气在缸内冷却后形成的真空，使大气压推动活塞作功，但屡次试验都失败了。1794年，英国发明家B.斯垂特提出了一种燃用松节油的内燃机，首次提出了燃料与空气混合的原理。1799年，法国工程师蓝蓬提出了用煤气作燃料，用电火花点火的内燃机。1820年，英国的W·塞歇尔研制出了以煤气为燃料的内燃机，并首次在实验室运转成功，每分钟60转。1833年，英国人W·L·莱特获得了爆发式发动机专利，从而结束了真空机的历史。

1858年，定居在法国巴黎的里诺发明了煤气发动机，并于1860年申请了专利。发动机用煤气和空气的混合气体取代往复式蒸汽机的蒸汽，使用电池和感应线圈产生电火花，用电火花将混合气点燃爆发。这种发动机有气缸、活塞、连杆、飞轮等。煤气机是内燃机的初级产品，因为煤气发动机的压缩比为零。

1862年，法国工程师罗沙在对以往内燃机热力过程进行理论分析之后，提出了提高内燃机效率的关键措施，即预先压缩可燃气。并提出了四冲程循环：活塞下移，进燃气；活塞上移压缩燃气；点火，气体迅速燃烧膨胀，活塞下移作功；活塞上移排出废气。罗沙的文章发表在法国的一家地方出版的刊物上，并取得了专利。但他并未实际制造出一台可用的内燃机。

1867年，德国人奥托（Nicolaus August Otto）利用罗沙的内燃机原理，设计并制造了第一台以煤气为燃料，火花点火，单缸卧式的四冲程四马力内燃机，成为内燃机的正式发明者。此机结构小巧紧凑，转速快，运转平稳，热效率高达12％~14％，很快投入了生产，并得到广泛应用，1880年，单机容量达15~20马力，1893年达到了200马力；热效率也迅速提高，1894年达20％以上。

汽油发动机的发展

1864年，居住在奥地利的德国人马尔库斯在一次研制装饰灯时，偶然发现石油炼制后的产品之一汽油，在汽化后有很大的爆发力，从而他开始制造实验汽油发动机。

1875年，波士顿的乔治－布雷顿研制了一种预压式发动机，以轻质油作燃料，被认为是第一台实用、安全的液体燃料发动机。

1881年．英国人克拉克创新研制了一台近代二冲程发动机，因其结构简单、输出功率大，当时曾得到了较多的应用。

“汽车之父”卡尔.本茨在1877年就决定制造发动机，1879年12月31日，卡尔.本茨终于制造出了一台二行程实验发动机。但当时很少有人知道发动机，没有销路，就没有资金。1882年卡尔.本茨在几个商人和银行家的资助下成立了曼海姆燃气发动机股份有限公司，目的是改进各种类型的发动机，特别是燃气发动机。但是由于公司缺少技术人员，本茨感到自己很难开展工作，一个月之后突然提出离开公司。由于他突然退出造成公司损失，公司决定将本茨的所有机器和设备作为抵押，赔偿公司的损失。因而，本茨又重新变为两手空空，一无所有。后来，尽管本茨几次改进发动机，但是他的发动机始终没有获得专利权，因为本茨的发动机不能实际使用，德国专利局拒绝发给他专利证书。

另一位“汽车之父”戴姆勒也在同一时期紧锣密鼓地研制发动机。1883年8月15日，德国工程师戴姆勒和迈巴赫根据奥托发动机的模型，制成了今天汽车用发动机的原型——高压点火卧式汽油机，并于同年l2月16日获得了德意志帝国专利——汽油发动机的专利。1884年5月，戴姆勒把卧式汽油机改制成体积尽可能小的立式汽油机，并于1885年4月3日取得了立式汽油机的专利，该立式汽油机取名“立钟”，其气缸用气冷方式，立于曲轴箱之上，进气阀可以自动开合，排气阀由戴姆勒发明的曲线槽控制装置控制（如图2－11所示）。

戴姆勒的立式汽油机重量轻、转速高，压缩比为3，并首先在该机上应用了化油器。

柴油发动机的发展

1892年，德国机械工程师狄塞尔取得了在内燃机中使用压缩点火的专利。他希望通过提高压缩比来提高热效率，利用压缩气体产生的高温来点火，不但省去点火装置和汽化器，而且可以用比汽油便宜的柴油做燃料。狄塞尔经过5年的艰难实验，终于在18年制成了第一台具有实用价值的高压缩型自动点火内燃机，即压燃式柴油机。它加长了燃烧过程前的压缩过程，这是内燃机技术的第二次突破，也是一项震惊世界的卓越发明。

狄塞尔发动机能将35％的燃料潜能转变成动力，而当时最有效的汽油发动机却只能将28％的燃料潜能转变成动力。狄塞尔发动机的缺是重量大，噪声大，燃烧重油时排出大量的废气非常令人讨厌。

1898年，柴油机投入商业生产。狄塞尔的发明使他一下子成为百万富翁，可惜由于这种新机器在工艺上还没有过关，使新产品无法很好使用，订户纷纷退货，结果使他负债累累，声誉一落千丈。狄塞尔1913年在经济上陷入了绝境，从在英吉利海峡航行的一艘轮船上跳海自杀。后人为了纪念发明者，将柴油机称之为“狄塞尔发动机”（Diesel Engine）。

狄塞尔在有生之年只看到他的发动机的巨大成功的开端。现在，他的发动机被用来为载重汽车，公共汽车，出租汽车，小船，发电站和铁路机车提供动力。

柴油机在1914年以前发展缓慢，1914－1918年第一次世界大战期间，迫于战争的需要才开始大量生产柴油机。但柴油机的广泛应用是在1950年左右。在此之前，喷油泵的不完善，严重限制和影响了柴油机的使用。

柴油机在1898年被首先用于固定式动力上。1902年开始用于商船动力，1904年装在了海军舰艇上。1912年第一台柴油机车研制成功。1920年左右应用于汽车及农业机械。

早期的柴油机均系四冲程，1899年德国工程师雨果·古尔德纳成功地制造出了二冲程发动机，它可以把用相同气缸的四冲程柴油机的功率提高60％~80％。但古尔德纳却以埃克哈特的名义申请他的二冲程柴油机的专利，并让奥格斯堡机械厂来生产这种柴油机。到1936年美国通用汽车公司使用的小功率柴油机都用了二冲程型式。二冲程柴油机结构简单，价廉。但它的燃油及润滑油耗量较高，冷却较难，耐用性较差。

转子发动机的发展

1957年，德国人弗力斯·汪克尔（1902－1988年）发明了转子活塞发动机，这是汽油发动机发展的一个重要分支。

汪克尔于1902年出生在德国，1921年到1926年受雇于海德堡一家科技出版社的销售部。在1924年，汪克尔在海德堡建立了自己的公司，他花了大量的时间在那里进行转子发动机的研制，在1927年，诸如气密性和润滑等的一系列技术问题的攻克终于有了眉目。1957年在德国生产出第一辆装配了转子发动机的小跑车。1958年汪克尔将外转子改为固定转子为行星运动，制成功率为22.79千瓦、转速为5500转/分的新型旋转活塞发动机。该机具有重要的开发价值，因而引起各国的重视。日本东洋公司（马自达公司）买下了转子发动机的样机，把转子发动机装在汽车上，可以说，转子发动机生在德国，长在日本。

当时业内人士认为这种发动机的结构紧凑轻巧，运转宁静畅顺，也许会取替传统的活塞式发动机。

1964年，日内瓦的德法合资企业COMOBIL公司，首次把转子发动机装在轿车上成为正式产品。1967年，日本人也将转子发动机装在马自达轿车上开始成批生产。

一向对新技术情有独钟的马自达公司投巨资从汪克尔公司买下了这项技术。由于这是一项高新技术，懂得这项技术的人寥寥无几，发动机坏了无人会修，而且耗油大，汽车界有人对这种发动机的市场前景产生了怀疑。70年代石油危机爆发，各国忙于应付各方面的困难而无暇顾及发展转子发动机，唯有马自达公司仍然深信转子发动机的潜力，独自研究和生产转子发动机，并为此付出了相当大的代价。他们逐步克服了转子发动机的缺陷，成功地由试验性生产过渡到商业性生产，并将安装了转子发动机的RX－7型跑车打入了美国市场，令刮目相看。

一般发动机是往复运动式发动机，工作时活塞在气缸里做往复直线运动，为了把活塞的直线运动转化为旋转运动，必须使用曲柄连杆机构。转子发动机则不同，它是利用内转子圆外旋轮线和外转子圆内旋轮线相结合的机构，无曲轴连杆和配气机构，可将三角活塞运动直接转换为旋转运动。它的零件数比往复活塞式汽油少40%，质量轻、体积小、转速高、功率大。它直接将可燃气的燃烧膨胀力转化为驱动扭矩。与往复式发动机相比，转子发动机取消了无用的直线运动，因而同样功率的转子发动机尺寸较小，重量较轻，而且振动和噪声较低，具有较大优势。

发动机的其它发展

1．汽油机燃料系的发展

汽油机燃料系的主要作用是将汽油与空气均匀混合形成可燃混合气，供给发动机燃烧做功。其中最重要的混合气装置是化油器或燃油喷射装置。汽油机先前大多使用化油器，利用化油器使燃油雾化，和空气混合。但是传统的化油器无法精确地获得发动机在不同工况下可燃混合气的空燃比，现代汽车上已大量地被电子燃油喷射系统（EFI）所代替。

所谓电子燃油喷射系统就是用电脑精确控制发动机每循环的喷油量，比起传统的化油器，由于EFI系统计量更准确，雾化燃油更精细，控制发动机工作更敏捷，因此在汽车节油，特别是降低排放污染方面表现出明显的优势。

最早的燃油喷射系统是在1952年由德国波许（Bosch）公司在奔驰300L型赛车上用，它是一种曾用于第二次世界大战德军飞机的机械控制式喷射装置。1957年，美国本迪克斯(Bendix)公司将电子喷嘴首次装用在克莱斯勒豪华型轿车上，这是最早的电子控制汽油喷射系统。

在电子燃油喷射系统的发展历程中，波许公司做出了很大的贡献。1967年，波许公司制造出K型机械式燃油喷射系统，由电动汽油泵提供低压燃油，经燃油量分配器输往各缸进气管上的机械式喷油嘴；同年，波许公司制造出D型模拟式电子燃油喷射系统，装在大众1600型轿车上，率先达到了美国汽车排放法规的要求，打入了美国市场。它的喷油量是由发动机的转速和进气歧管内真空度决定的，开创了汽油喷射系统电子控制的新时代。13年，波许公司又研制出L型电子燃油喷射系统。它的燃油量主要由发动机的转速和实际进气量决定。16年。波许公司研制出带有氧传感器的闭式燃油喷射系统，它可以利用装在排气管上的氧传感器判断燃油喷射量的精确与否，使可燃混合气的空燃比尽量接近理想值，以取得低的排放性能。19年，波许公司的M型数字控制燃油喷射系统问世。在这个系统中，电子控制系统同时完成喷射脉冲的计算和点火正时，集电子点火和电控汽油喷射于一体。现代的电子燃油控制系统均用集中控制系统，即电不仅控制燃油喷射、点火正时、还有怠速控制、爆燃控制、废气再循环控制等等均在其控制之下。

2．点火装置发明

点火系是汽油机上独有的一个系统，它主要的作用是点燃气缸内可燃混合气。点火方式从最早的热管式点火、磁电机点火、蓄电池点，一直发展到现在的电子点火。

最早获得热管式点火专利的是英国人纽顿(A. W. Newton)。热管就是一个从气缸内伸出的封闭金属管，把它加热到红热状态，由于热管保持高热，当气缸内混合气被压缩时压力升高，就自行发生点火。

第一个建议用电火花点火的是法国化学家勒本在1799年提出的，但没有实现，也没有引起人们的注意。1844年，英国人雷诺茨实现了电火花点火，它是用干电池做电源，点火室内装一根烧到白炽状态的电热白金丝，利用一个阀门，定时开闭点火室的进气口，可燃混合气接触电热丝而着火燃烧。1859年法国的勒诺瓦赫发明了世界上第一只长石质瓷缘体制成的电点火火花塞，使电池和感应线圈产生的高压电火花点火在内燃机上获得了实际的使用。

1883年，德国的西弗兰德·马尔库斯将一台低压磁电机代替蓄电池作为点火电源，并且利用机械方法断开装在燃烧室内触点的电源，产生电火花点燃混合气。由于当时电火花靠这种永磁微型发电机产生，因此称之为磁电机点火。

1908年美国的斯特林试验成功蓄电池点火系，用了触点式控制装置。

但是随着发动机转速的提高，传统的机械式点火装置越来越不适应发动机的高速运转，容易造成缺火等问题，因此无触点的电子点火装置得到了长足地发展。1949年，美国的霍利化油器公司首先取得了在点火系中使用晶体管的电子点火系专利，减少了断电器触点磨损、氧化、机械损伤。11年，克莱斯勒公司在汽车上开始正式用全晶体管点火装置。13后，克莱斯勒、福特、通用等公司生产的全部汽油车上都以无触点式全晶体管点火装置作为标准装置。目前，汽车发动机点火已经发展到微电脑控制点火，即点火时间、点火能量微电脑直接控制。

3．润滑系统

早期的汽车发动机润滑大多用“全失”润滑系统。机油送到发动机的工作部件，进行润滑，使用后的机油就白白地流到地上浪费掉。现代汽车广泛用的压力飞溅润滑系统，在用了压力润滑后，发动机寿命大大提高。

4．冷却系统

早期内燃机的冷却系统是简单的环绕气缸的大水套，在水套中注入一定量的水，发动机开始工作后水量随着沸腾而减少、散失，带走热量。后来用的水泵强制冷却水循环大大改善了冷却系统的工作效能。它可以有效地避免冷却水因蒸发而造成的损失，同时还可以起到提高冷却水沸点的作用，也就可以使汽车长时间爬坡时避免“开锅”现象发生，大大降低了对发动机零部件的损害，提高了行驶的安全性平稳性。

5．气门的布置

1930年以前的发动机，大多数用侧置式气门的设计方案。随着发动机转速的提高，逐步用顶置式气门（成为一种设计标准）。其优点是可使气门的动作加快，减少气门阻力，以便更好地进行换气，还可使燃烧室的设计更加紧凑。

6．滚珠轴承的发展与应用

汽车使人类社会成为一个生活在轮子上的世界，而现代汽车的每一个旋转部位都装有用来减少磨擦阻力的滚珠轴承。

其实滚珠轴承很早就有了。1543年，意大利雕刻家和金匠塞利尼首先看出一圈自由旋转的滚珠可能减少两个转动体之间的摩擦力。他在自传中写道：“我已做成了一尊美丽的朱庇特雕像，将它放在一个木制底座上。我在底座内安了4个小木球，木球的一大半埋在球窝内。个设计十分巧妙，一个幼小的孩子也能轻而易举地使其前后移动和转身。”

1780年，松动地安在滚道里的进行滚动接触的滚珠轴承开始用在风车上，机器的整个结构围绕中心柱旋转。1794年，威尔士卡马森的一个叫菲利普·沃恩的铁器制造商用滚珠轴承作为四轮马车的车轴轴承，并为此申请了专利权。从那时起直到19世纪的50年代和60年代，人们将滚珠轴承广泛使用在儿童玩的旋转木马，螺旋桨轴，军舰上的机枪转塔，扶手椅和自行车等器械的轴上，并取得了若干专利权。但直到有动力装置的车辆出现以后，金属部件因快速行驶而产生大量的高热和磨损时，这项发明才开始得到充分利用

所以，汽车的发动机，出生起源于德国，生长发展在日本！