现代汽车的诞生——《汽车文化》成果

1.蒸汽汽车

1712年，英国的托马斯·纽科门制造出了活塞式蒸汽机，人们称其为纽科门蒸汽机。

1763年，英国发明家瓦特（James Watt，1736—1819年）开始针对纽科门蒸汽机的缺点研究新的蒸汽机。1765年，瓦特成功研制了具有独创性的蒸汽机（见图1-17），并于1769年取得了专利。当蒸汽机在煤矿、棉纺机厂和手工作坊里普及时，发明家们就开始因为车辆的原动力而打起了它的主意。当时有人委托瓦特制造汽车用的蒸汽机，但是作为一个清教徒，瓦特拒绝使用高压的蒸汽压力，认为这会使它成为古怪的机器，禁止用他的专利制造蒸汽汽车。

图1-17　瓦特和他发明的蒸汽机

1768年，有人试制成第一台装有冷却器的蒸汽机样机。这一成果的产生为实用汽车的问世创造了必要的条件，人们开始设想把蒸汽机装到车上。

1769年，法国陆军工程师、炮兵大尉尼古拉斯·古诺（N.J.Cugnot，1725—1804年）经过六年的苦心研究，将一台蒸汽机装在了一辆木制三轮车上，这是第一辆完全凭借自己的动力行驶的蒸汽汽车，是汽车发展史上的第一个里程碑，标志着人类以机械力驱动车辆时代的开始。这辆汽车被命名为“卡布奥雷”，车长7.3 m，车高2.2 m，车架上放着直径为1.3 m的锅炉，前轮直径为1.28 m，后轮直径为1.5 m，前轮用作驱动兼转向，车速为4 km/h。由于控制方向比较费力，在试车途中下坡时撞到了般圣奴兵工厂的石头墙上，这被认为是世界上第一起机动车事故。该车现被法国国家艺术及机械品陈列馆收藏。（见图1-18）

图1-18　世界上第一辆完全依靠自身动力行驶的蒸汽汽车

1801年，英国工程师理查德·特雷威蒂克制造出了英国最早的蒸汽汽车。两年后，他又制成了形状类似公共马车的蒸汽汽车。这辆公共汽车能够乘载8人，车速为9.6 km/h。

1825年，英国公爵嘉内制成了世界上第一辆蒸汽公共汽车。该车有 18 个座位，车速为19 km/h，这是世界上第一辆营业性质的公共汽车（见图1-19）。

图1-19　世界上第一辆营业性质的公共汽车

英国的斯蒂芬孙（G.Stephenson）不但解决了火车出轨问题，铺筑了世界上第一条铁路，还是真正使火车成为有效运输工具的人。

“魔鬼之车”

蒸汽汽车行驶起来浓烟滚滚，噪声很大，吓得鸡飞狗跳，人们称之为“魔鬼之车”。

蒸汽汽车的出现引起了马车商的强烈不满。当时欧洲各国马车公司的势力很大，对政府政策的制定起着举足轻重的作用，因此政府官员也不支持蒸汽汽车。

英国于1861年颁布了《红旗法》，规定了蒸汽汽车在市区和郊区的行驶速度，还规定在蒸汽汽车驶来的前方55 m处要有人手持红旗，以告知行人有蒸汽汽车驶过。

蒸汽汽车还不能算是现代汽车，由于速度慢、体积大、噪声大、污染严重等问题，逐渐退出了历史舞台。但是蒸汽汽车的问世是一项革命性的突破，在汽车发展史上起到了重要的作用。

2.内燃机汽车

由于蒸汽汽车存在各种弊端，人们为了从根本上解决问题，开始积极研究内燃机的使用。

1860年，法国的勒诺巴赫制成了煤气内燃机，这是世界上最早的内燃机。它的主要问题是功率小，消耗的煤气太多。

1861年，法国的铁路工程师罗夏发表了有关进气、压缩、膨胀、排气的四冲程内燃机理论。

1866年，德国工程师尼古拉斯·奥托成功地试制出一台四冲程煤气内燃机，这台内燃机被称为奥托内燃机（见图1-20）。后来，人们将四冲程循环称为奥托循环。

图1-20　奥托和他研制的四冲程煤气内燃机

1879年，年仅21岁的狄塞尔大学毕业，针对蒸汽机效率低的弱点，狄塞尔开始专注于开发高效率的内燃机。当时尼古拉斯·奥托发明的点火式内燃机已较成熟，但那时奥托发动机的燃料是煤气，储存、携带均不方便，效率也受到影响。19世纪末，石油产品在欧洲极为罕见，于是狄塞尔决定选用植物油来解决机器的燃料问题（他用于实验的是花生油）。因为植物油点火性能不佳，无法套用奥托内燃机的结构。狄塞尔决定另起炉灶，提高内燃机的压缩比，利用压缩产生的高温高压点燃燃料。后来，这种压燃式发动机循环便被称为狄塞尔循环。

1891年，狄塞尔提出：“在空气中注入燃料，通过压缩，空气温度升高，可使喷射在空气中的燃料自燃点火。”之后，狄塞尔与奥格斯堡机器制造厂的老板签订了试制合同，于当年制成实验用柴油机。1892年1月28日，狄塞尔向柏林皇家专利局申请了发明专利，同年2月27日获得柴油机专利。1893年，狄塞尔对这台缸径为150 mm、行程为400 mm的柴油机的实验失败。1894年2月17日，改进的柴油机（见图1-21）成功运行了一分钟。因为急于出售，第一批20台柴油机出售不久，用户纷纷退货，狄塞尔陷入困境，1913年10月29日，他因绝望而跳海自杀。后人为纪念狄塞尔，就将他发明的柴油发动机称为“狄塞尔发动机”。因此，“柴油机”的英文名为Diesel（狄塞尔）。由于柴油机的热效率远远高于汽油机的热效率，并具有较高的安全性，使得柴油机成为重型车辆和军用车辆的首选。

卡尔·本茨（Karl Benz，1844—1929年）是现代汽车工业的先驱者之一，1844年出生于德国卡尔斯鲁厄市。他的父亲是一位火车司机，本茨从小就有过人的动手能力，1866年毕业于卡尔斯鲁厄综合科技学校，开始了自己的创业生涯。

1883年，卡尔·本茨创建了奔驰公司和莱茵煤气发动机厂。1886年，他将煤气发动机改进为汽油发动机，并将其安装在一辆三轮车上，制成了世界上公认的第一辆三轮汽车奔驰一号（见图1-22）。

图1-21　鲁道夫·狄塞尔和他的柴油机

1886年1月29日，卡尔·本茨获得了汽车专利证书（见图1-23），这一天被确认为汽车的诞生日。卡尔·本茨被世人誉为“汽车之父”（见图1-24）。(www.xing528.com)

图1-22　奔驰一号

图1-23　第一张汽车专利证书

图1-24　卡尔·本茨

奔驰一号的自身质量为254 kg，装有三个实心橡胶轮胎的车轮，发动机为单缸汽油发动机。它具备现代汽车的一些特征，如电点火、水循环冷却、后轮驱动、前轮转向、有钢管车架和散热器。该车最高车速为18 km/h，但无法倒行，前进方向的控制完全依靠一根操纵杆来实现。该车没有设置制动装置，也没有减振机构，更没有车篷。此车现收藏于德国慕尼黑科学技术博物馆，至今仍然可以开动。

女人和孩子的试车壮举

卡尔·本茨的发明最初被人们所怀疑，经常熄火抛锚，当时曼海姆的报纸把他的车贬为无用之物。本茨的妻子贝尔塔（见图1-25）为了鼓励和支持本茨，于1888年8月带着两个儿子进行驱车实验，她驾驶着本茨的第一辆三轮汽车，从曼海姆到福茨海姆（贝尔塔的娘家）往返144 km。这次试车坚定了本茨坚持制造汽车的信心。本茨的妻子是历史上的第一位女驾驶员，贝尔塔在试车时领取的是临时驾驶许可证，4年后她领到了正式的驾驶许可证，这也是世界上第一张汽车驾驶证。

图1-25　贝尔塔试乘三轮汽车

在本茨获得现代汽车发明专利的同时，德国的另一位伟大的汽车发明家戈特利布·戴姆勒（Gottlieb Daimler，1834—1900年）（见图1-26）也独立制造出世界上第一辆四轮汽车。戴姆勒出生于1834年，父亲是德国绍恩多夫市的一位手工业者。1859年，戴姆勒从斯图加特技术学校毕业。

图1-26　戈特利布·戴姆勒

1863年，戴姆勒来到德国罗伊特林根机械工厂，在这里他发掘了一名技术天才——21 岁的学徒工威廉·迈巴赫（Wilheim Maybach）。1872年，奥托组建道依茨发动机厂，戴姆勒被聘为技术指导，迈巴赫随往担任制图员。在道依茨发动机厂，迈巴赫设计出了内燃机进气控制系统，并解决了活塞、连杆的润滑问题，为内燃机的实用化做出了重要贡献。

1882年，戴姆勒提出开发高速内燃机，但奥托不同意，于是戴姆勒辞职，迈巴赫也跟着离开，他们建立了实验工厂，共同研究高速内燃机。

1883年，戴姆勒和迈巴赫制造出了首部戴姆勒卧式发动机，该发动机在1883年12月获得了德国专利。随后他们把卧式发动机改装成立式发动机，戴姆勒给它取名为“立钟”。1885年8月，戴姆勒将功率为0.8 kW的“立钟”发动机装到一辆木制双轮自行车上，并申请到了“骑式机动双轮车”的专利，这就是世界上第一辆摩托车（见图1-27），所以戴姆勒被称为“摩托车之父”。

1886年8月，戴姆勒为庆祝妻子43岁生日，订购了一辆四轮马车，他和迈巴赫改造了车子，将他的立式发动机安装在马车上，增加了传动、转向等机构，成功地制造出世界上最早的乘用四轮汽油机汽车（见图1-28）。该车装有缸径122 mm、排量0.47 L、功率为845 W、转速为655 r/min的汽油机；车速可达17.5 km/h，发动机后置，装有摩擦式离合器，后轮驱动，采用转向杆转向；车架涂着深蓝色漆，座位上套着黑色皮套；车前挂着一盏灯笼用以夜晚照明。

1890年，戴姆勒在斯图加特成立了戴姆勒汽车公司，开始生产汽车。

图1-27　世界上第一辆摩托车

图1-28　世界上最早的乘用四轮汽油机汽车

汽车发展史

在戴姆勒生产汽车的过程中，奥地利驻法国使馆的领事、大商人埃米尔·耶利内克（Emile Jellink）起到了很大的推动作用。耶利内克在金融界和贵族中有一定的影响，他热爱汽车竞赛，订购了一辆戴姆勒车参赛，但车速只有25 km/h，与他要求的高速度相差甚远，但他没有就此失望，他建议改进戴姆勒凤凰牌汽车的结构，以增加轴距、降低重心、提高功率，在大赛中以他女儿的名字梅赛德斯（Mercedes）为汽车命名，取得了好成绩，所以他建议戴姆勒将所有的车都命名为梅赛德斯。

从1902年起，戴姆勒公司生产的轿车都命名为梅赛德斯。梅赛德斯也于1902年6月23日注册，1909年被戴姆勒公司正式申请为轿车品名。梅赛德斯汽车以优异的发动机性能、先进的安全结构及精致的品质，赢得了世界性的声誉。

梅赛德斯汽车与其他汽车的不同之处在于，其他汽车的发动机在驾驶员座位的后面或者是下面，使其轴荷分配较均匀，而梅赛德斯汽车的发动机则装在驾驶员座位的前面。戴姆勒生产的汽车速度快，在竞赛中屡屡获胜，名声大震，非常畅销，使戴姆勒公司超过了奔驰公司而跃居汽车工业之首位。

由于通货膨胀，为了竞争的需要，1926年6月29日，戴姆勒和本茨两人的汽车公司合并为戴姆勒 - 奔驰汽车公司，所生产的汽车都命名为梅赛德斯 - 奔驰。不可思议的是，这两位汽车业的创始人一生中从没见过面。

继德国出现汽车之后，法国在1890年、美国在1894年、英国在1896年、日本在1907年、俄国在1910年先后造出了自己的内燃机汽车。

现代汽车已发展了100多年，汽车工业的发展可分为以下几个阶段：

① 汽车发明和试验时期（1886—1910年）。汽车基本上是手工制造的，成本高，寿命短。汽车诞生于德国，而世界早期汽车工业中心却在法国的巴黎。

② 汽车不断完善时期（1911—1940年）。汽车不断取得技术进步，汽车的行驶速度、安全性和使用寿命大大提高。汽车工业的中心迅速向美国转移，美国占据了世界汽车工业的霸主地位。

③ 汽车技术迅速发展时期（1941—1960年）。汽车在各发达国家已大量进入家庭，对汽车性能和设计方面提出了更高的要求。

④ 汽车综合技术及高科技广泛应用时期（20世纪60年代以后）。这时汽车从机械工程学、空气动力学、人体工程学到造型艺术多方面都得到了发展，操作安全、乘坐舒适，已成为现代汽车工业发展的象征。世界工业形成了美、日、欧三足鼎立的格局。