早期的汽车
你想了解汽车的身世吗?
可以告诉你,汽车的老祖宗就是马车。这是因为一切早期的机械车辆都是在普通马车的基础上发展起来的。
汽车的发明家们最先看到的就是用牲畜拖拉的马车。由于社会发展需要新车辆,他们就想着在马车上装上某种装置,使马车不用马拉就可以行驶。
于是,在15世纪就出现了早期的人力车辆。
你可以想象,坐在车子里的那个人既是乘客,又是驾驶员,还是车子的“发动机”。他拉着一根绳圈,来转动上下两个辘轳。而下面的辘轳旋转就会使相互咬合的齿轮转动,齿轮又与车子的后轮轴相咬合。这样一来,车子就会动起来。可以肯定,它行进的速度决不会比人走得快。
至于这种车子的方向盘在哪里,它是如何拐弯和绕过障碍物等问题,看来很容易解决。如果想使车子向右转弯,驾驶的人就停车,从车里出来,先抬起车子前面两个轮子,把它朝向右边即可。这种操作虽然很原始,但它却对以后汽车的转弯和方向盘的发明有着启迪的作用。
我们再来看看18世纪初期出现的一种人力“自动”车。这辆车子的“发动机”,是由坐在车子后面的仆人来担当的。仆人用脚踩着踏板,通过杠杆使车轮转动。车子的转弯是由一个装在前面两个轮子上的圆盘和套在圆盘上的缰绳来操纵的。它有点像方向盘了。
用人当发动机开动车子,当然不是好办法。人的力量有限,而且不能坚持很久。在这种情况下,发明家们就积极寻找其他动力来开动车子。例如,在17世纪时就设计了一种装着钟表机构的“自动”车,它是利用发条(弹簧)作动力的。另外,还有人仿照帆船制成了带帆的车子,想以风力作动力来推动车子前进。这种车子的设计家连车上的方向盘都是模仿帆船舵的样子,将它装在车子的后面,与后轴相连,再带动一个轮子的后轮转动,就可使车子左右转弯。
虽然那时候的发明家们用他们所熟悉的力量——人力、弹簧力或风力等没有造出完全适用的车子,但是这些早期的“自动”车却在汽车发明史上留下了一定的功绩。可以说,正是由于出现了这些各式各样的“自动”车,才使后来的汽车发明家制成和改进了那些汽车的重要部分——车身、车轮、齿轮和链条传动装置、转向装置等等。它们也就是萌芽中的汽车。
汽车的发明
达·芬奇是15世纪意大利非常杰出的人物,他既是一个大画家,又是一个自然科学家和工程师。他除了给后世留下许多艺术性很高的绘画作品,还留存下来许多工程机械方面的设计图纸,自动行驶车辆的设计图纸就是其中之一。
15世纪,双轮马车在意大利的石子路上来来往往,达·芬奇在幻想着有一辆自行行驶的车子载着他到处漫游。他站在自己的画室窗前,望着不远处的钟楼,出神地想着。“铛—铛—铛”钟楼上的指针重合在12时,敲起清脆的钟声。钟声唤醒了沉浸在想像中的达·芬奇,“钟为什么能敲呢?里面有发条作动力,对,用发条可以试试这种自动行驶的车。”达·芬奇转身坐在桌子前,把他的设想画在纸上,第一张以发条为动力的自动行驶车辆的设计图纸在大画家手中诞生了。只是,他的理想留在了纸上,还没有变成现实。
1519年,达·芬奇离开了人间,带着他的梦想,他的遗憾。但是,他的设计图纸却留在了人间,引起了人们浓厚的兴趣,按照达·芬奇的图纸造一辆这样的车子,也成了更多人的梦想。
1649年,德国有个钟表匠叫赫丘,他看到了达·芬奇留下的设计图纸,想把它变成一辆看得见摸得着的车。会做钟表的赫丘根据图纸,试验制造了世界上第一辆自动行驶的车,它像钟摆一样,是用发条作动力的,上足发条,它就会向前行进。
试车那天,钟表店前的路两旁站满了人,几辆马车也静静地停在一边,为赫丘试车开道。赫丘拧动发条,车子慢慢向前开去,人们都想看个稀奇,也跟着它向前走。可是,人们很快便发现,赫丘的车还不如他们走得快,赫丘自己也觉得很不好意思,这车一小时只走了1.5千米。
也许赫丘自己也不会想到,他的成果会和部队打仗联系起来。
原来,赫丘做的这种自动行驶车辆,引起了法国军事部门的注意。当时在战场上,火炮是一种很有威力的武器,“轰”的一声炮响,就可以杀伤很多敌人。但是火炮特别沉,炮兵把它从一个地方移到另一个地方,特别费劲,只好用马车来拉,速度很慢。这时,赫丘的自动行驶车子的试制成功,对法国军事部门来说是一件大喜事。他们决定在赫丘的基础上再继续试验,造出快一些的自动行驶车。
这个重任落在了陆军炮兵大尉居纽的肩上。
居纽是个技术军官,实际上是个工程师。接到任务后,他便专心致志地开始研制。当时很多人都在研究蒸汽车。蒸汽会产生一种推力,古希腊时期就已有人想用它作动力,来做可转动的玩具。居纽所处的时期,已经有了英国的纽可门蒸汽机和瓦特蒸汽机,用来抽取地下水很方便,在很多工厂、矿山已用了很长时间。
蒸汽既然能产生推力,蒸汽机又可用来抽水,那么能不能把它用在车子上呢?居纽产生了这样的想法。他觉得,赫丘用发条作动力,太小,不如用蒸汽机来试试。想法有了,居纽便开始动手先做一个模型。1763年,模型蒸汽车做好了。将军和士兵们都来观看,摆在他们面前的车子模型令人惊奇:
一个前轮,两个比前轮稍大一点的后轮,中间一块板子,上面可坐一名驾驶员,还有个刹车,看上去有点像现在的平板车;最令人注目的是,前轮前有个大大的锅炉,上面有根管子通向装在前轮处的发生器,这个锅炉、管子和发生器便是一个蒸汽机,锅炉里烧出蒸汽产生推力,使车子前进。居纽当场还为将军和士兵们作了示范,看着那模型车真的被蒸汽一点点推动,大家都欢呼起来。
“好样的,居纽”,将军拍拍居纽的肩称赞道。
“将军,我们可以向上面申请经费,按照模型车造一辆大的蒸汽车。”
居纽希望趁热打铁,尽快造出一辆真正的蒸汽车。
“对,应该这样。这事由我来办。”将军爽快地大声说。
果然,政府军事部门答应出钱,为居纽造出一辆实用的蒸汽车提供了保证。1769年,这车造成了。跟模型一模一样,只是放大了而已。它用木头做成,长7.2米,宽2.3米,可以同时坐4个人,每小时可行驶9.5千米,速度比赫丘的发条车快了不少。不过,有个问题,车子挺着个大大的锅炉,开起来一点也不稳,转起弯来更是要费劲地将前面那个锅炉转过去才行,所以它行驶起来,不是撞坏了墙壁,就是转弯时一不小心翻了车。因此,这辆车只好被弃置一旁。
不过,居纽的贡献却是不可磨灭的,他第一次把蒸汽机用到车子上。这辆车今天仍保存在法国巴黎国家工艺博物馆内。它的模型在英国伦敦的科学博物馆里保存着。
一个世纪过去了,1867年,德国发明家奥托制造了世界上第一台内燃机,另一名德国人戴姆勒将它装在自行车上制成了世界上第一辆摩托车。内燃机的出现使革新蒸汽汽车成为可能。与此同时,与戴姆勒素不相识的本茨也走到了这一步。
本茨和戴姆勒一样,首先碰到的就是怎样使内燃机变小的问题,他想:
内燃机里有两个气缸,只要汽缸小了,内燃机不也小了吗?于是,本茨把突破口放在汽缸上。
他把自己全部精力都扑在了研制小型汽缸上,他的妻子非常支持本茨的试验,相信他一定能造出先进的自动行驶车,比蒸汽车要好得多。时光一点点过去,本茨也一点点接近成功。1886年,他造出了世界上第一只小型汽缸,用它造出了比戴姆勒内燃机更先进的小型高效内燃机。也在这一年,本茨将他的内燃机第一次安装在一辆三轮车上,这辆车重254千克,每小时可行驶16千米,是一辆先进的自动行驶车。
它就是世界上第一辆真正的汽车!
本茨成功了!
但令他苦恼的是,他不能试车。原来是政府有关部门不许他试车。他们想,假如让本茨试车,成功之后,这种汽车肯定会大受人们欢迎,那要用掉很多汽油,道路也会被车压得凹凸不平,这样国家还要花钱修理。想来想去,决定长期阻止他正式试车。本茨心里很难过,看着自己辛辛苦苦造起来的车天天呆在车库里睡大觉,每天他饭也吃不香,觉也睡不着,可是,有什么办法呢?
“亲爱的,你别难过,让我来试试。”他的妻子是个非常勇敢的女性,她看见丈夫为这事苦恼到了极点,决定自己去闯一闯。她打算明天就行动。
第二天,只见她精神抖擞、信心十足地走进车库,坐上驾驶座,她发动起车子,“扑扑扑”一阵响,车子开出家门上了马路。马路笔直地向前延伸,汽车轻快地向前奔驰。“扑扑扑”的机器声震惊了路旁的行人,人们痴痴地望着这位妇女驾驶着汽车飞快驶去,连自己要去的地方都暂时忘记了。跑了一圈之后,她把车子开回家来,邻居们隔着窗户也惊奇地看着这一切。只见她从容地将车开进车库,“咔嚓”一声锁上了车门。本茨早已在家门口迎接他勇敢的妻子。他们两人都很激动,妻子为他做出了贡献。本茨的汽车试车成功了!
今天,本茨的汽车还珍藏在德国慕尼黑科学技术博物馆里。令人难以置信的是,由于它保存得很好,至今还可以发动起来呢!
不过,这辆汽车的车轮是用木料做的,只不过在外面包了一圈金属。直到1895年开始,人们才成功地把轮胎装到汽车上。另外,本茨的车造价也很高,不适合大批生产,还不能使汽车真正成为一种普通的交通工具。
第一辆发动机汽车
就在蒸汽汽车处于难以发展的困境时,德国人奥托在1876年研制成了一种新的发动机——使用煤气的内燃机。它与蒸汽机不同的是,燃料在发动机的汽缸内燃烧,所产生的高压气体推动活塞运动,进而使与活塞相连的曲轴转动。于是发动机就能旋转起来。内燃机也就由此而得名。内燃机的出现,使汽车又获得了新的生命。
奥托的煤气内燃机虽然本身体积较小,转动也比较平稳,但它有一个较严重的缺点,这就是在工作时需要一个较大的煤气发生炉给它提供煤气,因而给使用带来不便。加上它(包括煤气发生炉)在重量、体积等方面并不比蒸汽机优越多少,所以这种发动机未能得到广泛使用。
后来,出现了一种性能更好的内燃机——汽油内燃机。它是现代汽车上所用的汽油发动机的祖先。当时,有好几个国家先后研制出了这种内燃机。
不过,以德国人戴姆勒制造的汽油内燃机具有代表性,而且很快得到了实际使用。
汽油内燃机,从名字上就可知道它用的燃料是汽油。
人们为什么要用汽油作为内燃机的燃料呢?这里面有着一段小插曲。在人们刚开始找到石油时,只知道它可以燃烧,使用方便,并不了解它里面还含有许多很有用的东西,所以到处滥用,烧锅炉用它,做饭、取暖也用它。
结果,给人们造成许多灾害:由于石油燃烧后,它里面较轻而易燃的汽油便随之蒸发出来。当空气中的汽油蒸汽积聚足够多时,就会发生爆炸性的燃烧,从而使一些用石油作燃料的工厂不断发生火灾。人们由此认识到石油中含有汽油,这种燃料容易发生燃烧和爆炸,于是就有人想到将它用作内燃机的燃料。这就出现了汽油内燃机,并一直延续至今。
1885年、1886年,德国机械工程师卡尔·本茨、发明汽油内燃机的德国人戴姆勒分别研制成了世界上最早的汽油发动机汽车,即内燃机汽车。由蒸汽汽车到汽油发动机汽车,虽然都叫做汽车,然而它们却代表着两个不同发展时期的汽车。前者是早期未成熟阶段汽车的代表,而后者就是现代汽车的开路先锋。
本茨研制成的内燃机汽车,被人们称为“自动车”。这辆汽车既像马车,又更像现在的三轮车,因为它前面也是一个轮子,用来使车子转弯。汽油发动机装在两个后轮之间的轴上。驾驶员和乘客的座位居于车子的中间。在驾驶员位子前面,有一个操纵车子转向的把手。车子上装的是单缸汽油发动机。
有一天,本茨兴冲冲地驾驶这辆汽车在自己的院子里转圈。他手扶车把,将这辆木制的、轮子装有辐条的三轮汽车吱吱嘎嘎先发动起来,然后车子就晃悠悠地跑动着。它每小时可行驶6.5公里,比人走得快一些。
可是,这辆车子不大听使唤。他转动车把使车子转弯,然而它根本不理这回事,直愣愣地向前冲。最后,车子“咚”的一声撞在院子的砖墙上,它终于停下来了。
当戴姆勒的汽油发动机汽车首次开上街头的时候,街上的行人有的停下脚步,有的争相朝它跑去,以惊异的目光注视着这个既像马车而又不用马拉的怪物。它跑得快,把以往神气的马车远远地抛在后边。它跑得轻松自如,再也不像蒸汽汽车那样,喘着粗气,冒着浓烟,甚至连车上的驾驶员和乘客也都显得气派自豪。内燃机汽车以胜利者的姿态宣告了现代汽车正式诞生了。
与此同时,法国、英国和美国等一些国家都先后有人制成类似的汽油发动机汽车。一时间,汽车成了人们谈论的热门话题,街上也常有这种车子快速驶过,引起不少人来看热闹。但是这些新出世的汽车还都在幼年时期,存在着一些不能令人满意的缺点。例如,这些汽车所用的大都是箍着铁箍的木头车轮,在高低不平的路上跑起来,上下颠簸得很厉害,有时使人感到好像五脏都要被震碎似的。还有,它们多半是由赛跑用的马车装上汽油发动机和简单的传动机改制而成,车上的地方太小,只能坐一两个人和放少量的东西。
由于汽油机的马力大,使车子跑得很快,结果车子各处被震得咯咯吱吱直响,乘客老是担心车子要散架……在最初的汽车上,乘客们的“舒适”是谈不到的。特别不方便的是,发动机放在车子的正当中,恰好在乘客的面前。乘客感到好像坐在马车上给行李挤住了似的。地方很小,脚都没处放,只好悬在车外。另外,还要时刻防备着发动机上的油腻弄脏衣服。
此后,人们就着手对汽车进行不断的改进。譬如,给它装上了“离合器”
和“减速器”,便于内燃机起动和进行快慢控制;用上了电点火;将空气冷却改成了更可靠的水冷却;还使用上了橡胶空气轮胎等等。它的外貌也经过精心的打扮。经过近10年时间,汽车已不再有马车的“味”了,开始像个样子了。
当时,汽车上的双缸发动机已从乘客的脚旁移到车子的前面,发动机的前端装上了水冷的散热器,驾驶员也神气地用上了方向盘……这些都表明它已开始迈向现代汽车的行列。