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第9章 汽车

装帆前的的风,而力在拉这车些是靠15风、1的6世驱纪动的向装置之前,是靠车内的人踩踏人力车。直到18世纪才出现了靠蒸汽机作为动力源的可行驶的动力车。尼古拉斯?古诺,建造了第一辆蒸汽动力车,这是一辆被法兰西军队作为运输工具的怪物。

几年之后,一种更小的燃气发动机,气体发动机出现了。

1860年巴黎的爱迪恩?勒乐瓦,设计了缸里有两个活塞的发动机,这是第一种实用的内燃发动机,据说甚至可以完成在巴黎郊区的旅行。奥托在勒乐瓦设计的发动机上,又增加了一个冲程:第四冲程。原来是吸入、燃烧、排出,奥托又加了一个压缩冲程,这种四冲程原理的发明是一个突破。1876年,奥托的单缸静止发动机可以在每分钟210转的转速下产生三马力的功率,这相当于勒乐瓦设计的发动机功率的三倍。奥托的燃气发动机厂,成为欧洲最大的四冲程发动机制造地,不过这种发动机只能在静态下工作。奥托的四冲程原理,是20世纪伟大的发现之一。

当活塞向下移动时,对气缸产生一种反压力,其结果是空气和燃油的混合物被带进入口处。当活塞向上运动时,它会挤压这种已被点燃了的混合物质,这种燃烧又使活塞再次向下运动。活塞现在可以工作了。它使曲轴发生了一个循环,在最后一个冲程的时候,废气被排出。

哥特烈特?戴姆勒,当时作为奥托工厂中的董事会的一员,也在专心从事四冲程发动机的发展工作。

1883年戴姆勒离开了奥托的工厂,到斯图加特去做自己的工作。戴姆勒投入了自己的全部财产,准备达到一个目标:他想把四冲程的发动机,做得更轻,更灵巧。同时为了提高这种发动机的输出功率,戴姆勒用液体燃料代替了气体,并使用了一种新型热管点火装置,这使得原来那小小的机器,产生了一马力的功率。气缸里的汽油在被挤压和点燃前,先在一个表面汽化装置里被汽化,并与空气混合。

不管当时的人们怎么想,在1885年斯图加特葡萄园的小道上奔跑的不是魔鬼,而是戴姆勒安全代步的气动几乎是同时,卡尔?本茨,也基本上完成了他的杰作,而此时他并不知道戴姆勒工作的情况。

本茨也改进了四冲程内燃机,但与戴姆勒不同的是,他用一种电子封闭打火器和火花塞,使发动机的速度令人难忘。

1886年7月,本茨第一次试开了他的三轮汽车。它有一个精巧的、轻便的管型缸结构。这绝不仅仅是没有马拉的车,它是世界上第一辆真正的汽车。

这种汽车原理的问世,为批量生产作好了准备,这是本茨的一项辉煌的成就。

福特汽车

汽车在发明之初,是欧洲人特别是贵族和有钱人的奢华品。

到了1908年,美国的底特律开始生产一种以“福特”命名的汽车,型号为“T型”。这种车产量增长惊人,短短的19年间,就生产了1500万辆,打破了汽车业有史以来的所有纪录。

1913年,福特汽车公司的产量已经是全美汽车总产量的一半。为了满足市场需求,福特在工厂实行批量生产。福特推断,如果让每一位工人固定在一个位置,负责一件工作,而让汽车从一个工序转到另一个工序,汽车会更快成形,同时可以节约无数的工时。

为了验证这一理论,1913年的夏天,福特用绳子和绞盘将底盘在地板上进行传送。现代批量生产的流水线由此诞生!最终,每个工作日T型车的速度达到每10秒一辆。这种流水装配线的大量作业方式,使汽车成本大跌,汽车价格低廉,一度只卖到295美元,普通职业者也可以买得起,汽车由此开始成为大众化的商品。流动的装配线引起了一场工业变革。

福特的T型汽车是一种没有先例的技术典型。构造简单的四缸发动机只有14.7千瓦(20马力),工作容积为2884毫升,每分钟转速1600转。工作负荷低,转速慢,使得这种发动机非常坚固耐用,它可以用最低劣的汽油,甚至可以用煤油比例很大的混合油。福特的目标是生产“全球车”。不论从哪方面说,他都成功了。

由T型车推广开来的创新还有许多,如方向盘左置使乘客出入方便。T型车第一个将发动机汽缸体和曲轴箱做成单一铸件,第一个使用可拿掉的汽缸盖以利检修,第一个大量使用由福特汽车公司自己生产的轻质耐用的钒钢合金。T型车灵巧的“行星”齿轮变速箱让新手也觉得换档轻松自如。诸如此类的创新和改进,加之福特生产的T型车所固有的价值,使得它在世界进一步趋于城市化之际成为最佳的个人交通工具。

人们说,汽车发明于欧洲,但获得大发展那是在本世纪初30年代的美国。福特采用流水作业生产汽车,在汽车发展史上树起了一块里程碑。

甲壳虫汽车

甲壳虫汽车是世界车坛上销量最多的汽车;除生物学家外,很少有人会喜欢黑不溜秋的甲壳虫,但谈起德国汽车设计大师波尔舍设计的甲壳虫汽车,许多人都会津津乐道,有人把它喻为最丑陋的汽车,也有人认为它是最可爱的车。

“甲壳虫”得名于一个美国记者的讥讽性报道,是德国大众生产的第一辆轿车,它的由来有着不为人所知的政治因素。它诞生于20世纪30年代的第二次世界大战中,战后才开始为普通大众所采用,由于价格低廉,很快就爬遍欧洲和美洲大陆。20世纪80年代后人们仍然钟情于它,甲壳虫汽车已成为一款永恒的经典汽车。到1981年甲壳虫停产时,已经累计生产2000万辆,打破了福特T型车的产量纪录。

甲壳虫汽车的经济耐用在战争中得到了证明。它的成功是众所周知的。它同福特的T型车有一个共同点:他们都是“行驶的机器”,不讲究豪华,两者的基本结构在它们的“一生”中都没有改动。这种二门四座、后置风冷发动机、后轮驱动的轿车在它生产之初曾用最苛刻的条件,进行了16万千米的试车,证明这种轿车是技术上的惊人之作。甲壳虫般的外壳,风阻极小,另外采用风冷发动机便于维护,扭杆独立悬挂行车平稳,整车自重650千克,26马力,车速高、油耗少。它的成功曾被诸多竞争对手作了错误的引用,一些厂家纷纷效仿“甲壳虫”车,制造具有更大功率的后置发动机的轿车。现在后置发动机的轿车早已淡出市场,最多只有赛车才装后置式发动机,而且大多装在后轴之前。

从被人嗤之以鼻的样子怪怪的甲壳虫汽车,到人人津津乐道视为挚爱的甲壳虫汽车,它不仅创造了世界汽车史上一个品牌生产量最高的纪录,也创造了人类自从进入工业化社会之后最富有传奇色彩的一个品牌神话。

新中国第一辆汽车

中华人民共和国宣告成立,年轻的共和国,百废待兴,建设第一汽车制造厂,也成了第一个五年计划期间的156项重点工程之一。

1950年3月,中央指示当时设在重工业部的汽车工业筹备组,要立即着手汽车厂的选址工作。1953年7月15日,中国第一汽车制造厂,在长春举行奠基典礼,大批的组织和技术干部,也从全国各地调往一汽,支援我国第一个汽车厂的建设。为了方便与苏联专家的联系,外交部特为一汽增设了四名特使,邮电部也特地为一汽开通了通往莫斯科的专线电话。

1956年初,中国自己生产的第一辆汽车,已进入到了最后的试制阶段。1956年7月13日,也就是一汽建厂三周年的前两天,中国第一辆汽车:“解放牌”载货汽车正式下线,从此结束了中国人不能制造汽车的历史,解放牌汽车,也成了中国人的骄傲。

目前我国已年产汽车几百万辆,但不管走到哪里,你依然会看到解放牌汽车。

新中国第一辆小轿车

1956年7月15日,长春第一汽车厂投产后,当时只能生产一种解放牌载货汽车。为了摆脱生产品种单一的局面,根据国家需要,1958年第一汽车制造厂的领导决定,试制生产小轿车。

小轿车试制成功后,第一汽车制造厂把小轿车作为礼物,献给了在北京召开的党的八届二中全会。这辆中国自己生产的第一辆小轿车,立刻引起了与会代表的注意。在会议间隙,许多国家领导人,也赶来参观这辆小轿车。第一汽车制造厂的同志又将这辆小轿车开到中南海怀仁堂前的草坪上,进行展览,毛主席听说这个消息,也赶来参观这辆小轿车。

毛主席坐上小轿车以后,非常兴奋地说:坐了我们自己制造的小汽车了。

按照计划,东风牌小轿车又在北京的街道上绕城一周,供大家参观。由于车头上有一个显著的民族标志:一条金龙,这辆车很快就被大家认了出来,驾驶员也特意放慢了车速让大家欣赏,市民们争相观看,东风牌小轿车成了北京街头的一道风景。

1959年,第一汽车制造厂在东风牌小轿车试制成功的基础上,又试制成功了红旗牌高级轿车,作为共和国十周年的礼物。红旗牌轿车在设计上,更增加了民族特色。今天,轿车已经开始进入了中国的家庭,但我们不应忘记那辆头顶金龙的小轿车。

多用途厢型车

“子弹头型”汽车是20世纪80年代后出现的一种多用途厢型车,简称为MPV。这种车有着优美的流线型车身和可以移动的座椅,不仅具有轿车的舒适性,还可以变成野营车、小型货车或移动式办公室。MPV一问世,马上引起了消费者的极大兴趣,销售形势非常乐观。各大汽车公司先后都推出了自己的MPV,使这种类型的汽车形成了一股强大的势力。

以前汽车的后排座位是固定不动,一成不变的。而MPV车内的每个座椅都可以独立调节,可以做成多种形式的组合,既可以是乘车形式,又可以组合成有小桌的小型会议室。从车厢座椅位置的固定到可调,从固定空间布置到可变空间布置,标志着汽车使用概念上的变革。

受MPV设计概念的启发,现代汽车上又出现了运动型多用途车,英文简称“SUV”,它具有轿车和轻型卡车的特点,在“MPV”与“SUV”的基础上,又出现了近年风靡全球的休闲车热浪。休闲车英文简称“RV”,它在外形上突破了传统轿车三厢式的布局,车厢空间具有多用途、富于变化和适应性广的特点。它在设计思想上,承袭了MPV的基本设计概念――可变的车厢空间组合。

MPV的出现,才使汽车设计者突破了旧的框架,设计出从专用性到多样性的各种各样的家庭汽车。

汽车的心脏

汽车的动力来源于发动机,发动机是汽车中最核心、最基本的部件,也就是汽车的心脏。在汽车工业的发展历程中,发动机始终是汽车制造厂家致力于精密的加工工艺和制造质量的象征。发动机的质量,直接影响汽车的性能,为此各汽车制造厂家不惜巨资,用于新发动机技术的开发。轿车发动机大多是四冲程汽油机,四冲程主要是指发动机工作的四个行程:进气行程、压缩行程、做功行程、排气行程。在四个行程中,只有做功行程发动机输出能量,推动汽车行驶。在剩下的四分之三时间里,发动机要消耗能量,维持自身的运转。另外,内燃机还有旋转活塞式等形式。但往返活塞式内燃机,将一直是汽车发动机的主流。当今,汽车上最常见的发动机,是汽油发动机和柴油发动机。好的发动机是功率大、体积小、油耗低、重量轻、噪音小、性能稳定。当然大型汽车,需要大功率的发动机。但发动机的小型、轻量化,却是科技人员需要加以研究的一个课题。发动机的体积紧凑,轻量化后,可能会引起刚度不足,既而引起振动和噪音等连带的问题出现,同时易损害发动机的可靠性。目前研制的陶瓷发动机,正在逐步解决这些问题。大功率往往使燃料油耗量增加,但是随着燃烧技术的进步,也能使发动机的功率大幅度地增加,而不增加油耗。直列式发动机,气缸体成一字型排列,缸体和曲轴结构简单,一个气缸盖是一个发动机效率较好的发动机,应用范围十分广泛。如果气缸数目增加,会造成缸体过高,所以限制了气缸数量的发展。V型发动机是指气缸成V字型排列,由一个曲轴,带动两个曲轴连杆,向两个不同的方向共同做功,现在有V4发动机。

其他如V6,V8,V12,则相当普遍。V10发动机主要用在赛车上,但其缺点是缸体形状复杂,必须使用两个气缸盖,造成缸体过长,这些因素提高了V型发动机的制造成本,所以大多数应用在高级轿车上。最初的气缸都采用两个气门,一个进气,一个排气。随着新技术在汽车发动机上的应用,两个气门已不能够保证两个发动机的换气质量,所以,诞生了多气门发动机。所谓多气门发动机就是指,每个气缸上有两个以上的气门。目前有三气门、四气门和五气门等几种。其优点是降低了进、排气阻力,提高了发动机功率。这一点对高转速发动机尤为重要,排气阻力的减小,使排气更为通畅,相应减少循环时气缸内的剩余废气量,提高输出功率,使燃料充分燃烧,减少废气,减轻震动。缺点是零件相应增多,结构复杂,给制造和设计带来很大的困难,所以多气门发动机的应用,只局限于较高档次的汽车上。近几十年来,由于环境保护、经济发展及能源安全等方面的影响,汽车的设计、制造和使用从观念上有了很大的变化,新型代用汽车的发明和使用,解决了能源和环保问题。以酒精和氢气,天然气为燃料的汽车,正在广泛的研究,并逐步走上实用。ECC复合动力车,用串联复合动力方式,利用燃气轮机固有的清洁特性,一举解决了速度、距离、污染、经济性和可靠性等一系列问题。人们在追求快捷、安全、舒适的同时,开始对汽车的油耗和大气污染等高技术性能予以重视。

电动汽车的节能性和低排放性受到青睐,但在今后一定时期内,内燃机汽车的位置,是无法动摇的。经过百多年的努力,科技的发展使发动机的制造工艺日趋完善,机器性能逐步提高。今后,随着节能、环保、安全、智能汽车的研制、普及,人们对汽车的追求,将进入一个新的境界。

未来汽车

新的世纪中,汽车依然是重要的交通工具。而更高效率,没有污染,以及安全,舒适,将是未来汽车追求的完美品质。

现代汽车是靠发动机提供动力的,当化学燃料与空气的混合气体在气缸内燃烧时,产生的高压就推动活塞做功,从而驱动汽车行驶。这些燃料燃烧后所产生的能量,只有30%左右被转换成汽车的动力,其余部分不是被零件之间的摩擦消耗掉了,就是变成了有害气体,被排放到空气中。所以,提高发动机的效率,将是未来汽车节省能源与降低排放的一条重要途径。

现在,一种使用复合动力的驱动方式,已经日趋成熟。这种驱动方式的工作原理是在燃油发动机带动车轮的同时,将多余的能量转换成电能,储存在蓄电池中,在需要的时候,再由蓄电池释放出电能,进行驱动。这样,浪费的部分能源就被回收再利用了,发动机效率得到了提高。但是,这种利用燃烧产生的驱动方式,仍然会带来环境污染的问题,这就需要改变汽车一直依靠化学燃料进行驱动的历史。

正在研制中的电动汽车,也许会成为最有前途的一种未来汽车。与发动机产生的能量的方式不同,电动汽车上的燃料电池是把氢和氧通过电化学反应产生的能量,转化为电能来驱动汽车的。由于不经过燃烧,所以绝大部分能量,被转换成了前进的动力,这就是它的驱动方式,比内燃机效率要高出1倍以上。而且最后的排放物是水,所以也不会带来环境污染的问题。

由于氢可以从自然界中大量存在的水中获得,氧可以从空气中获得,电动汽车成为解决未来能源危机与环境污染的理想汽车。美中不足的是,这一系统中,氢的制备需要使用代价昂贵的贵重金属作为催化剂。如果进一步完善技术,降低成本,未来汽车用上清洁能源的日子就不会太远了。

利用先进的风洞技术,未来汽车的外型将更加符合空气动力学的原理,从而大大降低汽车行驶时的空气阻力,达到提高效率的目的。同时更加坚实、耐用的轻质材料,会使汽车重量减轻,但完美的外型设计,又不会使它在高速行驶时打飘。

为了解决汽车的安全问题,工程师们已经做了大量的工作,而未来汽车的智能化,将会大大减少驾驶者的麻烦。

在未来,汽车上将安装用于导航的探测雷达,它可以把周围其他的车辆或物体的相关位置和速度等信息,随时反馈给汽车上的电脑,电脑再控制发动机,自动采取加速、减速或者躲避的措施,而人们则可以从枯燥、乏味的驾驶中解脱出来,由汽车自动驾驶。同时利用这一完善的全球定位系统,汽车还可以根据卫星传送来的路况资料,自动选择行驶路线,因为数字地图,已经存储在汽车上的电脑中了。虽然这一切,变成现实还有待于公路系统,人机交互系统,以及卫星通讯与监测系统的更加智能化,但是未来汽车的蓝图,已经开始设计了。

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