汽车发动机

为汽车提供动力的装置
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汽车发动机(automobile engine)是为汽车提供动力的装置,是将其他形式的能量转化为机械能的动力转化装置。[2]常见的汽车发动机主要有内燃机(Internal combustion engine,ICE)、电动机(motor,俗称马达)。内燃机是内燃机汽车(ICEV)驱动系统的心脏,可将燃烧燃料所产生热量转化为机械功。根据使用燃料不同主要分为汽油机和柴油机。汽油机主要用于火花塞点燃式发动机,柴油机主要用于压燃式发动机汽车。[4]电动机是电动汽车(EV)[a]的心脏,是把电能转化为机械能以驱动车辆的部件,其作用是将动力电池的能量转化为车轮的动能,或将车轮上的动能反馈到动力电池中。电动机主要装配在新能源汽车,即纯电动汽车( PEV)、混合动力电动汽车(HEV)和燃料电池电动汽车( FEV)上,其电能和机械能的相互转化在电机转子定子间的气隙中完成。[5]
汽车发动机的起源可追溯至1769年,当时法国工程师尼古拉斯·古诺将一台蒸汽机装在一辆木制三轮车上,制造出世界上第一辆蒸汽汽车。[1]随后,在1834年,美国铁匠托马斯·达文波特研制出第一台电池提供动力的电动三轮车。[6]而当时间来到1885年,德国卡尔·本茨正式发明了世界上第一辆内燃机汽车,而同在德国的工程师狄塞尔则是于1892年取得了柴油机专利。[2][7]然后,在20世纪、21世纪初,内燃机始终是最主流的汽车发动机,期间,德国的博世公司成功带领内燃机进入了电喷时代。[3]此外,随着部分国家电动车销量的持续走高,电动机逐渐成为一类主流的汽车发动机。[8]
截至2023年,汽车发动机主要分为内燃机和电动机两大类。其中,内燃机基本构造是在一个机体上安装曲柄连杆和配气两大机构及供给、点火、润滑、冷却和起动五大系统 。[2][4][9]随着技术发展,内燃机产品和产业呈现从乘用车车型向小型和微型发展,关键零部件及材料向高性能、轻量化、耐高温、耐腐蚀方向发展,耐高温、高强度复合材料工程塑料等非金属材料应用带来轻量化发展及技术先进性、趋同性带来的国际化发展趋势。[3]电动机基本结构是由定子和转子两部分组成。[5]电动机较内燃机体积小、重量轻,动力和效率更高,无环境污染。[10]随着人类致力于发展高效、清洁和安全运输工具,采用电动机作为动力的电动汽车、 混合动力电动汽车和燃料电池车逐渐成为用以替代传统车辆的运输工具。[11]

发展简史

汽车发动机主要经历了蒸汽机外燃机内燃机、电动机4个发展阶段。[8]