汽车概论
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2.2 现代汽车的诞生

蒸汽汽车的问世,实现了人类对“自走式车辆”的梦想,然而它的诸多弊端,又驱使发明家们不懈地追求与探索,从那时起,人类便开启了汽车崭新的时代。你知道现代汽车是如何诞生的吗?第一辆车又是谁发明的?你能说出几位伟大的发明家的名字吗?

1.内燃机的发明

现代汽车是伴随着内燃机的发明而出现的。1876年,德国人奥托在总结了前人无数实践经验的基础上,制成了第一台四冲程往复活塞式内燃机(单缸、卧式、以煤气为燃料、功率大约为2.21kW、车轮转速180r/min)(见图2-17)。在这部发动机上,奥托增加了飞轮,使运转平稳,把进道加长,又改进了气缸盖,使混合气充分形成。这是一部非常成功的发动机,其热效率相当于当时蒸汽机的两倍。奥托把三个关键的技术思想:内燃、压缩燃气、四冲程融为一体,使这种内燃机具有效率高、体积小、质量轻和功率大等一系列优点。在1878年巴黎万国博览会上,被誉为“瓦特以来动力机方面最大的成就”。等容燃烧四冲程循环由奥托实现,也被称为奥托循环。

奥托以内燃机奠基人载入史册,其发明为汽车的发明奠定了基础。

1897年,德国人鲁道夫·狄塞尔(1858—1913)成功地试制出了第一台柴油机(见图2-18)。柴油机从设想变为现实经历了20年的时间,狄塞尔柴油机是冒着生命危险在一片指责声中试制出的。狄塞尔虽然未能活到柴油机用于汽车的那一天,但他亲眼看到自己的发明用于造船业,以绝对优势取代了蒸汽机。狄塞尔的柴油机诞生于1897年。柴油机的出现不仅为柴油找到了用武之地,而且它比汽油省油、动力大、污染小。

图2-17 第一台四冲程往复活塞式内燃机

图2-18 第一台柴油机

内燃机发展至今,约有130多年的历史了。同其他科学一样,内燃机的每一个进步都是人类生产实践经验的概括和总结。正是奥托和狄塞尔对内燃机的工作循环提出了较为完善的奥托循环和狄塞尔循环,才使得到他们为止几十年间无数人的实践和创造活动得到了一个科学的总结,并有了质的飞跃,他们将前任粗浅的、纯经验的、零乱无序的经验,加以继承、发展、总结、提高,找出了规律性,为现代内燃机(见图2-19)热力循环奠定了热力学基础,为内燃机及其后的汽车发展做出了伟大的贡献。

图2-19 现代内燃机

2.内燃机汽车的发明

内燃机的出现,是汽车发展史中的一个崭新起点,使人类进入了一个新的技术时代。现代汽车通常都是指搭载内燃机(汽油机和柴油机)作为动力的汽车。

世界上第一辆汽车是由卡尔·本茨(1844—1929)于1886年1月29日发明并获得专利的。本茨被誉为“汽车之父”(见图2-20)。

图2-20 卡尔·本茨

(1)卡尔·本茨的第一辆汽车

1879年,德国工程师卡尔·本茨首次实验成功了一台二冲程试验性发动机。1883年,本茨创立了“本茨公司和本茨莱茵发动机厂”。1885年,他在曼海姆制成第一辆本茨专利发动机的汽车(见图2-21)。

本茨的车为三轮汽车,采用一台两冲程单缸0.9马力的汽油机,此车具备了现代汽车的一些特点,如火花点火、水冷循环、钢管车架、钢板弹簧悬架、后轮驱动、前轮转向和制动把手。但该车的性能并不十分完善,行驶速度、装载能力、爬坡性能也不十分如意,而且在行驶中经常出故障。然而,它的巨大贡献并不在于其本身所达到的性能,而在于观念的变化,它采用了内燃机作为动力。本茨不仅敢向当时占有垄断地位的马车制造商挑战,而且敢于放弃在技术上已经相当成熟的蒸汽机而选用新生的内燃机作动力,可见他对当时技术还不是十分成熟的内燃机的自信。

1893年,本茨研制成功了性能先进的“维克托得亚”牌汽车。该车性能先进,但由于价格高很少有人购买得起,成为公司的滞销品。后来,本茨又对“维克托得亚”牌汽车进行了改进,将车厢座位设计成面对面的18个座,它因此成为世界上第一辆公共汽车(见图2-22)。

图2-21 第一辆本茨专利发动机的汽车

图2-22 “维克托得亚”牌汽车

(2)戈特利布·戴姆勒的第一辆汽车

就在卡尔·本茨研制三轮汽车的同时,另一位德国工程师戈特利布·戴姆勒和他的助手威廉·迈巴赫,也在从事以汽油机为动力的车辆研究,并于1885年制造出一台二冲程汽油机。两人把这台发动机安装在以橡木为车架的单车上,从而制成了世界上第一辆摩托车(见图2-23)。

图2-23 世界上第一辆摩托车

1886年8月,戴姆勒订购了一辆四轮马车,并将马车改装,增加了转向、传动装置,安装了改进后的功率为1.15马力的汽油发动机,车速达到了16km/h。当时人们称之为“没有马的马车”,这就是世界上第一辆四轮汽车(见图2-24)。

图2-24 世界上第一辆四轮汽车

本茨和戴姆勒不仅发明了乘用车,还发明了商用车。本茨发明了第一辆公汽,1896年,戴姆勒汽车公司制造成功世界上第一辆货车(见图2-25)。

图2-25 世界上第一辆货车

戴姆勒与本茨被公认为是现代汽车鼻祖,带领人类跨越非马车的时代,驶入现代汽车的新纪元。