欢迎各位朋友今天咱们来聊聊一个超级有意思的话题——《内燃机：神奇的能量转换器，把燃料变动力》
大家好啊我是你们的老朋友，今天咱们要聊的话题可真是酷毙了——《内燃机：神奇的能量转换器，把燃料变动力》说起内燃机，那可真是咱们现活的”幕后英雄”啊从咱们每天上下班开的小汽车，到修建高楼大厦的起重机，再到远洋航行的巨轮和翱翔天际的飞机，背后都离不开这个神奇的能量转换器——内燃机它就像个”化学魔术师”，能把汽油、柴油这些燃料里的化学能，一下子变成驱动咱们世界运转的动力这个转化过程其实挺复杂的，但咱们今天就来掰开揉碎了，好好看看内燃机是怎么工作的，它为什么这么重要，以及它未来的发展会怎样
一、内燃机的诞生：从蒸汽时代到石油时代的小小
咱们得从19世纪说起那时候，世界正处在工业的浪潮中，蒸汽机已经成了工业的”心脏”不过啊，蒸汽机有个大毛病——得烧开水，温度低，效率也不高，而且笨重得要命就在大家琢磨着怎么改进的时候，两个德国人尼古拉斯奥托和鲁道夫狄塞尔，分别捣鼓出了自己的”秘密武器”
先说说奥托1867年，他发明了”奥托循环”，也就是咱们现在汽油发动机的基础这个循环厉害就厉害在，它用燃料和空气在气缸里混合燃烧，然后通过一系列巧妙的设计，让燃烧产生的能量推动运动，进而带动曲轴旋转这可比烧煤的蒸汽机高效多了你想想，同样是产生动力，内燃机体积小，功率大，还不用开水，这简直就是个巨大的进步啊
再说说狄塞尔他在奥托的基础上，想了个大绝招——不用汽油，而是用柴油柴油的燃点高，所以得用高压把空气压到极高温度，这样柴油喷进去就能自燃这样一来，内燃机就有了”重负荷”和”高效率”这两个特点，一下子就打开了新的应用场景——可以用来驱动那些需要大力气的机器了
到了20世纪初，内燃机技术越来越成熟1886年，卡尔本茨造出了世界上第一辆汽车；1903年，莱特兄弟造出了第一架飞机；还有那些、轮船，全都靠内燃机驱动这时候，世界一下子就热闹起来了石油因为有了这些新用途，价格都蹭蹭往上涨可以说，内燃机的发明，直接把人类带进了”石油时代”，改变了整个世界的面貌
二、内燃机的工作原理：燃料怎么变成动力的？
要说内燃机是怎么把燃料变成动力的，那里面可真有不少学问简单来说，汽油机和柴油机的工作原理有点像，但又不太一样咱们以最常见的汽油机为例，它一个完整的工作循环要经历四个步骤：进气、压缩、做功、排气
首先说说进气发动机运转的时候，气缸里的会从上往下运动，气缸里的压力就变小了这时候，进气门就会打开，汽油和空气的混合气就会被吸入气缸里这个混合气是怎么形成的呢其实很简单，就是汽油通过化油器或者喷油嘴，被喷成非常细小的雾滴，然后和空气混合在一起你想想，要是汽油不雾化，那就像往油锅里倒水一样，根本点不着啊
接下来是压缩从下往上运动，把气缸里的混合气压缩这时候，混合气的体积就变小了，压力和温度都升高了这个压缩过程很重要，因为温度越高，燃烧就越充分，产生的能量也就越大有研究表明，如果压缩比太高，会导致爆震——就是混合气在压缩还没完成的时候就提前燃烧了，这样发动机就会抖动、冒黑烟，甚至损坏所以啊，工程师们得小心翼翼地控制压缩比，一般在8到12之间比较合适
然后是做功当快要到达气缸顶部的时候，火花塞就会发出电火花，点燃气缸里的混合气混合气燃烧后，会产生高温高压的气体，这个气体就会推动从上往下运动的运动通过连杆带动曲轴旋转，曲轴再把旋转的动力传递给车轮或者其他机器这个过程产生的能量，才是咱们真正想要的动力有数据显示，一个现代汽油机的效率可以达到30%到40%，这已经相当不错了，但跟一些专门烧煤的发电厂比，还是差得远呢
最后是排气再次从下往上运动，这时候排气门就会打开，把气缸里燃烧后的废气气缸这些废气温度很高，所以通常会先通过排气歧管和三元催化器，把有害物质处理一下再去三元催化器是个高科技玩意儿，它能把废气里的碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物，转化成二氧化碳、氮气和水蒸气，这样对环境的污染就小多了
整个循环就这样周而复始地进行着你想想，一个发动机里可能有几百个气缸，每个气缸都在不停地进行着这四个步骤，产生的动力加起来就相当可观了一辆普通的家用车，发动机功率一般在60到150马力之间，这已经足够咱们日常使用了
三、内燃机的种类：不只是汽油机和柴油机那么简单
说到内燃机，大家可能首先想到的就是汽油机和柴油机其实啊，内燃机的种类可多了，除了这两种，还有汽油机和柴油机的”表亲”——酒精发动机、天然气发动机，还有一些比较特殊的，比如火箭发动机、斯特林发动机等等
先说说酒精发动机这种发动机主要使用酒精作为燃料，比如甲醇或者乙醇酒精燃烧后产生的污染物比汽油少，所以有些环保意识强的，比如巴西，就曾经大力推广过酒精燃料不过啊，酒精的能量密度比汽油低，所以相同体积的酒精能产生的动力就比汽油少，而且种植和生产酒精也需要消耗不少能源，所以它并没有完全取代汽油
再说说天然气发动机这种发动机使用天然气作为燃料，比如甲烷天然气燃烧后产生的二氧化碳比汽油少，而且燃烧更充分，所以排放的污染物也少现在有些公交车和卡车已经开始使用天然气发动机了不过啊，天然气得加压液化才能运输，成本比较高，而且天然气站的建设也不如加油站那么普及，所以它的推广还面临一些困难
还有一些比较特殊的内燃机比如火箭发动机，它不使用大气中的氧气，而是自己携带氧化剂，所以可以在太空中工作还有斯特林发动机，它不直接在气缸里燃烧燃料，而是通过加热和冷却两种不同的气体，产生压力差来驱动运动这种发动机效率高，污染小，而且可以使用各种燃料，包括太阳能，所以有些科学家正在研究把它用在汽车上
四、内燃机的影响：改变世界的”小机器”
内燃机虽然是个小小的机器，但它对世界的影响却是巨大的咱们刚才说了，它推动了工业，让人类进入了”石油时代”但除此之外，它还改变了咱们的生活方式，甚至改变了整个地球的面貌
内燃机让交通变得无比便捷有了汽车，人们不再受地域的限制，想去哪里就去哪里现在全球有超过10亿辆汽车在路上行驶，这个数字还在不断增加汽车不仅改变了人们的出行方式，还催生了新的产业，比如汽车制造、石油化工、道路建设等等有经济学家说，汽车产业就像一个”经济发动机”，它能带动很多其他产业的发展
内燃机改变了农业生产拖拉机、联合收割机这些农用机械，都是用内燃机驱动的有了这些机械，农民们不再需要靠人力和畜力耕种，生产效率大大提高这可是个巨大的进步啊你想想，以前种一亩地可能要几天时间，现在用拖拉机可能只需要一个小时，这能节省多少人力和时间啊
内燃机改变了战争形态、飞机这些军事装备，都是用内燃机驱动的第一次世界大战的时候，首次亮相，就彻底改变了战场上的攻防方式到了第二次世界大战，飞机成了决定战争胜负的关键因素可以说，内燃机让现代战争变得更加残酷，但也让战争的速度和规模大大提高
内燃机的影响也有负面影响比如，它消耗大量的石油资源，而石油是有限的；它燃烧后会产生二氧化碳，加剧全球变暖；它还会产生一氧化碳、氮氧化物等污染物，污染空气这些问题现在越来越严重，所以世界各国都在研究如何改进内燃机，让它更加环保、更加高效
五、内燃机的未来：还能再”燃烧”多久？
现在，全世界都在关注一个问题：内燃机能再”燃烧”多久随着环保法规越来越严格，人们越来越关注气候变化，越来越多的人开始质疑：内燃机是不是该退出历史舞台了
其实啊，这个问题现在还没有答案一方面，内燃机技术还在不断进步工程师们正在研究更高效的发动机，比如混合动力发动机、涡轮增压发动机等等混合动力发动机结合了内燃机和电动机的优点，既能用油，又能用电，这样既能省油，又能减少污染涡轮增压发动机通过给发动机增压，提高燃烧效率，也能省油这些
