推进工业革命新高潮的内燃机

瓦特在18世纪发明的蒸汽机被认为是推动工业革命前进的机器。奥托在19世纪下半叶发明的内燃机可以说是一台将工业革命推向新高潮的机器。自此，新能源油开始进入历史舞台，成为工业的血液。在奥托发明内燃机之前，1860年法国人卢·诺瓦尔发明了一种使用气体燃料的发动机。然而，这种发动机的原理与瓦特的蒸汽机几乎完全相同。当活塞到达冲程中间时，它被电池和感应线圈产生的高压电火花点燃。当时，这种发动机被安装在汽车里，并在巴黎大街上打开。然而，燃气发动机的热效率极低，只有5%，而燃料消耗比蒸汽发动机大得多。

1853年，21岁的德国人奥托在看到鲁·诺瓦尔发明的装有机器的马车后，决定研究一种新型高效发动机。

奥托知道石油或酒精蒸汽可以用简单的点火方法引爆。他一次又一次地制造各种气缸，并进行引爆实验来推动活塞，但一个接一个地失败了。奥托从失败中吸取教训，不断调整气体和空气的混合比例。他发现，如果更多的混合气体进入气缸，它会在点火后剧烈引爆，加快转速，曲轴不会旋转一周。他认为，如果只有一个冲程可以用来进气，另一个冲程可以压缩，第三个冲程可以开始，最后一个冲程可以用来将燃烧废气排出气缸。这是一个四冲程内燃机的蓝图。这使奥托接近突破。

然而，实现这一蓝图并非一帆风顺。由于混合气体浓度高，爆炸力大，冲击力强，轴承和接头不能承受。然而，如果混合气体稀薄，活塞就不能工作。1862年几乎是他失败的一年，轴承不断报废。在困难重重的时候，奥托决定去英国伦敦参观工业博览会，吸收新知识，以便继续实验。

在回家的路上，他想到了瓦特蒸汽机使用的大气压力原理。如果进入钢瓶的混合气体很稀薄，爆炸力就很弱。随着活塞的前进和混合气体的冷却，气缸内的压力降低，形成负压。在大气压力的作用下，活塞将再次被推下。这样，不是实现了操作吗？

奥托风尘仆仆，马不停蹄地赶回实验室。根据这个新想法，他很快就制造出了发动机。不幸的是，普鲁士专利局拒绝了他的申请，因为可靠性不够。这真是晴天霹雳，当头一棒。这时，奥托已经走投无路了。为了考试，他用完了母亲最后的积蓄。在贫困时期，一位名叫甘兰的朋友向奥托捐了一大笔钱，使奥托的研究工作得以继续。

奥托和甘兰又一起工作了3年，并接受了德国著名力学教授鲁芬的理论指导。1867年，在克服了许多困难之后，世界上第一台内燃机——1号发动机终于诞生了。一号机的活塞上安装有一根长方形截面的活塞杆。活塞杆的一侧设有齿条，齿条与主轴上的齿轮啮合。齿轮内设有棘轮。就像自行车的飞轮一样，混合气体一进入气缸，工作冲程就开始了。然后点火开始，爆炸力将活塞推向上端。气缸内的气压迅速下降。在高气压的作用下，活塞慢慢下降，主轴空转。发动机每分钟能旋转80 ~ 100转。本发明比鲁诺瓦尔燃气轮机效率更高，耗油量少2/3。

1876年，奥托发明了电磁点火装置，加长了进气通道，并改造了气缸盖，使内燃机更加完美。很快，内燃机被安装在汽车上，并成为一种新型的车辆-汽车。装载在船上加快了船的速度。内燃机的发明引发了另一场交通革命。