汽車

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1886年的汽車,奔馳專利摩托車,世界第一輛汽車。
1927年的汽車,福特T型車
1942年的汽車,納許大使
2008年的超級跑車,科尼賽克CCX

汽車,即本身具有動力得以驅動,不須依軌道或電力架設,得以機動行駛之車輛。廣義來說,具有四輪行駛的車輛,普遍多稱為汽車。雖然,長久以來學術各界對「誰是第一位汽車發明者」皆有不同的看法及論述,未有完全一致性的看法,但是,絕大部份學者皆將德國工程師卡爾·本茨視為第一位發明者[1]。美國人亨利·福特首先大量生產平價汽車,是使汽車得以普及化的人[2]

定義[編輯]

在一般用語中,汽車通常指四輪以上的內燃機動力車,使用揮發性的油料空氣混合,使著火爆發來產生原動力,主要在公路上行駛,用來載人或搬運貨物[3]

然而在交通管理規則上,部分國家作法則略有差異。以中華民國為例,非使用電力架線的電動車,以及二輪、三輪的動力車輛,也被視為汽車而納管[4]。在日本,使用內燃機動力的三輪車輛或排氣量大於125ml的二輪車輛,也被視同自動車(即汽車)而納管。

歷史[編輯]

1620年,義大利布蘭卡發明「反擊渦輪式蒸汽輪機」,用以帶動輪車。1766年,英國發明家詹姆斯·瓦特(1736--1819)改進了蒸汽機,拉開了第一次工業革命的序幕[5]

耶穌會南懷仁是曾在1672年設計一個用蒸汽作為動力來源的車給當時中國的皇帝,是一個65公分長的玩具車,無法載人或司機[6][7][8],不確定設計的車輛後來是否製作成功[7],這可能是最早設計的汽車。

1769年,法國陸軍工程師尼古拉·約瑟夫·居紐(Nicolas-Joseph Cugnot)製造出第一輛蒸汽機驅動的汽車。由於試車時轉向系統失靈,撞到般聖奴兵工廠的牆壁上粉身碎骨,這是世界上第一起機動車事故。[9]1771年,尼古拉·約瑟夫·居紐改進了蒸汽汽車,時速可達9.5000米,牽引4-5噸的貨物。

1794年,英國人斯垂特首次提出把燃料和空氣混合製成混合氣體以供燃燒的構想。1796年,義大利科學家沃爾茲發明了世界上第一台蓄電池,這項發明為汽車的誕生和發展帶來了歷史性的轉折。1801年,法國人勒本提出煤氣機原理。

1803年,法國工程師特利維柯(1771-1833)採用新型高壓蒸汽機,可乘坐8人,在行駛中平均時速13km,從此,用蒸汽機驅動的汽車開始在實際中應用。

1838年,英國發明家亨納特發明了世界第一台內燃機點火裝置,該項發明被世人稱之為「世界汽車發展史上的一場革命」。

1842年,美國查理·固特異發明了硬橡膠輪胎。1858年,法國工程師洛納因發明了世界上第一隻用陶瓷絕緣製成的電點火火花塞。1859年,法國著名物理學家發明了鉛酸蓄電池,為汽車的用電創造了條件,被稱之為「意義深遠的發明」。

1860年,法國電器工程師萊諾製成了第一部用電火花點燃煤氣的煤氣機。1862年,法國電器工程師萊諾研製出二衝程內燃機。其他人開始研究四衝程發動機。

1867年,德國工程師尼考羅斯·奧托(1832--1891)研製成功世界上第一台往複活塞式四衝程煤氣發動機。1876年,尼考羅斯·奧托製造出第一台四部衝程內燃機製成了單缸臥式、壓縮比為2.5的3千瓦內燃機。

1885年,這是真正的現代汽車誕生的時刻。這一年德國工程師卡爾·賓士在曼海姆製造成一輛裝有0.85馬力汽油機的三輪車。這一輛裝有內燃動力機的汽車被認為才是世界上真正的第一輛汽車,因為它是真正以汽油為動力源的第一輛汽車,而不是蒸汽機。

1886年,曼海姆專利局批准卡爾·賓士為其在1885年研製成功的三輪汽車申請的專利,這一天被大多數人稱為現代汽車誕生日。次年德國人戴姆勒製成世界上第一輛四輪汽車[9]。之後德國人尼考羅斯·奧托宣布放棄自己所獲得的四衝程發動機專利,任何人都可根據需要隨意製作。

1886年1月29日,卡爾·賓士取得世界第一項汽車引擎專利[10][9]。同年7月,世界第一部四輪汽車正式販售[11]。 1888年,法國自行車商人埃米爾·羅傑斯英語Emile Roger獲得奔馳的許可,開始生產商用汽車。

分類[編輯]

汽車的分類方式並無定論,若依使用性質區分,一般分為客車貨車客貨兩用車(或稱廂形車)及特種車。其中特種車種類繁多,包括警察車消防車救護車工程車吊車、教練車、殘障用特製車、灑水車郵車垃圾車清掃車水肥車、囚車及靈車等。

若依所用燃料分類,則分為汽油車柴油車電動車氫氣車油電混和車瓦斯車等。

對環境影響[編輯]

2008每千人擁有汽車比率
  601+
  501-600
  301-500
  151-300
  101-150
  61-100
  41-60
  21-40
  11-20
  0-10

汽車一般使用汽油、柴油等石化燃料作為動力來源,在車輛行動中會排放二氧化碳等廢氣,是造成空氣污染全球暖化酸雨的原因之一。美國環保署統計車輛每消耗一加侖汽油,會產生8,887克的二氧化碳,柴油車每消耗一加侖柴油,會產生10,180克的二氧化碳[12]。因此,提昇燃油效率以減少廢氣排放量,成為重要議題。許多國家使用像道路稅或是能源稅英語Energy Tax Act財政政策大眾減少車輛的購買[13]。,此外,為了解決這些問題,發展電動車混合動力車,也是熱門的發展方向,已吸引許多汽車製造商的投入研發。為此,許多發達國家都由政府推動各種獎勵措施,試圖解決大量使用汽車所造成的環境問題。像燃料稅就可以有效的獎勵效率更高或污染更少的車輛(如電動車混合動力車或是用替代燃料的車)。高燃料稅可以有效的使消費者考慮購買較小、較輕、較省油的車,或是甚至不開車。平均而言,現在的汽車中有75%是可以回收的,而使用回收的鋼鐵可以減少能源的消耗及污染[14]。美國國會會定期的針對聯邦政府訂定的燃油效率提出討論,客車的標準在1985年訂定,燃油效率為27.5英里每美製加侖(8.6公升每100公里;33.0英里每英制加侖),輕型卡車的標準在2007年修改,燃油效率為22.2英里每美製加侖(10.6公升每100公里;26.7英里每英制加侖)[15]

安全性[編輯]

交通事故(或稱車禍)是在道路交通中,涉及到車輛在內的一種意外事件,可能造成重大的生命財產損失。由於現代運輸機動車輛是必須的,因此車禍在大多數人一生中都有機會遇上數次,而且在大部分國家,交通事故幾乎一定會在國民意外死因中,佔有非常前排的順位。

發生交通事故的原因很多,包括駕駛因素(例超速、超載、不當超車、未保持安全距離、酒後駕駛等)、車輛因素(例如機械故障、爆胎等)、路況因素(例如路面坑洞、交通號誌故障等)及天候因素(例如濃霧暴風雪豪雨等),都有可能危及駕駛、乘客、路人及其他車輛使用人的生命財產安全。

基本構造[編輯]

說明:詞彙內容選用多數汽車公司所擁有的科技詞彙為對象,不計少數汽車公司的科技詞彙。詞彙名稱與中譯名稱皆以台灣汽車工業或學術機構常用的美式英語名稱為對象,不使用日式英語詞彙。另外,兩岸三地的汽車專業詞彙皆有所差異,故特意保留英文名稱,以便搜尋或創建。

技術與結構[編輯]

零件與附件[編輯]

汽車是複雜頗高的工業化產品,包含有各式各樣的主系統、次系統及零組件。以一般小轎車而言,就有引擎系統、底盤系統及電氣電子設備系統等主要系統;主系統之下又有冷卻系統、潤滑系統、點火系統、啟動系統、傳動系統、煞車系統、懸吊系統、轉向系統等次系統。一部車約有多達8千多個零組件、3萬多種零件[16]

冷卻系統[編輯]

引擎最適當的工作溫度約為攝氏80~90度,過熱時容易加速機件的磨損,以及容易引起爆震、燃料系統汽阻、引擎無力等狀況;而溫度過低時,則會造成汽油汽化不完全。冷卻系統的功能即在於將燃燒過程中未使用的熱量散出去,使引擎可工作在正常溫度之下,一般引擎冷卻系統可分為空氣冷卻及水冷卻兩種。空氣冷卻主要是靠著引擎上的散熱片以及流動的氣流來進行冷卻。水冷卻是靠循環的冷卻水來進行冷卻,優點為馬力較大、冷度均勻、噪音小,缺點為重量大、保養不易且機械耗損較大。目前大多數汽車,使用的是水冷卻式系統。
舊式引擎大多採用自然對流的汽缸設計,利用水溫變化時的比重差異,達成冷熱水對流的冷卻效果。但由於目前引擎的轉速及馬力較大,自然對流循環的設計已無法達成有效的冷卻散熱,因此目前多已改採壓力強制循環式設計。
水冷卻系統主要是由汽缸、水幫浦、水箱、輸水管、冷卻風扇、節溫器等所共同組成。冷卻水循環又可分為小循環與大循環兩種,小循環是指冷卻水只在水幫浦與引擎處循環;而大循環是指冷卻水在水幫浦、引擎與水箱間循環。在引擎剛啟動時,為了讓引擎溫度能夠迅速的上升到適當的工作溫度,因此使用的是小循環;當引擎達到工作溫度後,冷卻水流向水箱的控制閥會開啟,讓溫度高的冷卻水流至水箱中散熱。[17][18][19]

潤滑系統[編輯]

引擎的各機件,需要潤滑油以幫助降低摩擦,否則將導致引擎本體磨損、溫度過高等現象。潤滑油主要包含以下功能:

  • 潤滑作用:引擎活塞環與汽缸壁之間,目視看起來平滑,但若以顯微鏡觀察,其表面實際上仍有凹凸不平,將導致摩擦損耗。因此藉由機油,使金屬表面產生油膜,達到潤滑效果。
  • 冷卻作用:引擎內部各機件承受著活塞與汽缸壁運作時產生的熱,若只靠著冷卻系統,無法達到完全的散熱,因此需要機油將熱吸收送到外部冷卻。
  • 清潔作用:將摩擦產生的鐵屑等細微雜質加以過濾。
  • 緩衝作用:在摩擦的機件之間,產生一層油膜,具有緩衝作用,以減少震動。
  • 防蝕作用:燃料內所含的硫化物在燃燒後產生氧化硫,與水蒸氣結合後將產生具有腐蝕性的硫酸,會侵蝕活塞或軸承等內部機件。機油循環時,能將之帶走。
  • 密封作用:於汽缸壁及活塞之間產生油膜,具有密封作用,避免壓縮氣體外洩,能夠完全燃燒。
  • 防震作用:壓縮氣體燃燒爆發的瞬間,活塞銷與曲軸軸承受到衝擊力,潤滑油能承受此衝擊力。
  • 液壓作用:現代車輛大多採用液壓舉桿,潤滑油可充當液壓油。

潤滑系統可依照潤滑方式,分為下列幾種:

  • 噴濺式:當引擎運轉時,連桿上的油杓會將油槽中的潤滑油撥起,噴濺到需要潤滑的機件上。
  • 完全壓力式
  • 部分壓力式
  • 噴濺壓力式

潤滑系統主要包含以下機件:

  • 機油泵:常見的機油泵可依構造分為齒輪式、葉片式、轉子式、柱塞式等。
  • 機油濾清器:在引擎運作過程中,燃燒不完全的碳元素和機油因高溫氧化產生泥渣混入機油中,容易造成引擎機件磨損。機油濾清器可使機油經常保持清潔,延長引擎機件的使用壽命。依機油過濾方式,主要可分為全流式、旁通式、分流式機油濾清器。
  • 油尺:用來檢查引擎的機油量。
  • 機油壓力錶:用來確保機油壓力是否足夠,機油必須有足夠的壓力,才能確保潤滑系統的效能。

[20]

相關條目[編輯]

備註[編輯]

  1. ^ 燦爛燿眼的恆星 朋馳Mercedes-Benz. 台北市汽車代理商同業公會 (中文). [失效連結]
  2. ^ 1947年4月7日 福特汽车公司创始人亨利·福特. 歷史上的今天. 人民網. 2003-08-01 [2014-01-20] (中文). 
  3. ^ 汽車. 《教育部重編國語辭典修訂本》. 中華民國教育部. [2014-01-20] (中文). 
  4. ^ 《道路交通安全規則》第2、3條. 全國法規資料庫. 中華民國法務部. 2012-11-28 [2014-01-20] (中文). 
  5. ^ 第二章 工業革命與社會經濟文化的變遷. 羅東高中歷史教學網站. [2014-01-21] (中文). 
  6. ^ 1679-1681–R P Verbiest's Steam Chariot. History of the Automobile: origin to 1900. Hergé. [2009-05-08]. 
  7. ^ 7.0 7.1 A brief note on Ferdinand Verbiest. Curious Expeditions. 2 July 2007 [2008-03-18](原始內容存檔於3 April 2008).  – Note that the vehicle pictured is the 20th century diecast model made by Brumm, of a later vehicle, not a model based on Verbiest's plans.
  8. ^ Setright, L. J. K. Drive On!: A Social History of the Motor Car. Granta Books. 2004. ISBN 1-86207-698-7. 
  9. ^ 9.0 9.1 9.2 陳炳聖. 《萬物簡史》. 源樺. 2007. ISBN 986828421X. 
  10. ^ 世界第一項汽車專利號碼:DRP-37435
  11. ^ 永不止息的世界經典~Mercedes-Benz三星標誌怎麼來的?(蕃薯藤)[失效連結]
  12. ^ US EPA. Greenhouse Gas Emissions from a Typical Passenger Vehicle (. [2013-04-25]. 
  13. ^ A Review and Comparative Analysis of Fiscal Policies Associated with New Passenger Vehicle CO2 Emissions. International Council on Clean Transportation. February 2011 [15 October 2013]. 
  14. ^ Automobiles and the Environment. Greenercars.com. (原始內容存檔於14 February 2008). 
  15. ^ CAFE Overview – Frequently Asked Questions. National Highway Traffic Safety Administration. 
  16. ^ 《汽車及其零件製造業》,行政院勞委會網站
  17. ^ 一冷二省三無聲─認識汽車的冷卻系統(一) http://www.cpc.com.tw/big5/content/index01.asp?sno=169&pno=107
  18. ^ http://www.carsblog.com.tw/?p=11
  19. ^ http://sleepingwolf.pixnet.net/blog/post/20577526-(%E8%BD%89%E8%B2%BC)%E8%AA%8D%E8%AD%98%E4%BD%A0%E8%BB%8A%E5%AD%90%E7%9A%84%E5%86%B7%E5%8D%BB%E7%B3%BB%E7%B5%B1
  20. ^ 行政院勞委會-汽車引擎修護能力本位訓練教材-http://www.vtu.nat.gov.tw/admin/abilityFront.do?act=load&materialId=null&countName=pdf&countId=3802&attName=uploadFile/material/3802/1043.pdf

外部連結[編輯]