为什么说汽车发动机出生在德国生长在日本
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600万扒族带辆,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，德国皇家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春芦的原型——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”，其气缸采用气冷方式，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”。随着人类的进穗圆步与发展，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，德国皇家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”，其气缸采用气冷方式，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1897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，它可以把采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采用了二冲程型式。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型赛车上采用，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。1973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。1976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。1979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采用集中控制系统，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，采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。1971年，克莱斯勒公司在汽车上开始正式采用全晶体管点火装置。1973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采用“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。现代汽车广泛采用的压力飞溅润滑系统，在采用了压力润滑后，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。后来采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，大多数采用侧置式气门的设计方案。随着发动机转速的提高，逐步采用顶置式气门（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！
