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汽车

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1886年的汽车,奔驰专利电机车1号德语Benz Patent-Motorwagen Nummer 1,第一辆“现代汽车”。
1927年的汽车,福特T型车
1942年的汽车,纳许大使
1980年的汽车,大众帕萨特
1999年的汽车,西雅特托莱多
2008年的超级跑车,科尼赛克CCX
2016年的汽车,日产Maxima SR

汽车(英式英语:car;美式英语:automobile;美国口语:auto),即本身具有动力得以驱动,不须依轨道或电缆,得以动力行驶之车辆。广义来说,具有两轮或以上以原动机行驶之车辆,便可称为汽车;狭义来说,仅指四轮以上以原动机行驶之车辆为汽车(亦是生活中所说之汽车)。虽然,长久以来学术各界对“谁是第一位汽车发明者”皆有不同的看法及论述,未有完全一致性的看法,但是,绝大部份学者皆将德国工程师卡尔·本茨视为第一位发明者[1]。宾士制造了三轮汽车以后,戈特利布·戴姆勒首先制造四轮汽车,美国亨利·福特首先大量生产平价汽车,是使汽车得以普及化的人[2]

定义[编辑]

在一般用语中,汽车通常指四轮以上的内燃机回力车 ,使用挥发性的燃油空气混合,使著火爆发来产生原动力,主要在公路上行驶,用来载人或搬运货物[3]

然而在交通管理规则上,部分国家作法则略有差异。以台湾为例,非使用电力架线的电动车,以及二轮、三轮的动力车辆,也被视为汽车而纳管[4]。在日本,使用内燃机动力的三轮车辆或排气量大于125ml的二轮车辆,也被视同自动车(Automobile,即汽车)而纳管。

但从开发的历史和未来角度上汽车定义十分广泛,英语的Automobile,即只需要有内置动力源和不需要外铺的轨道的陆上交通工具,包括了曾经被淘汰但因符合环保需要而复兴的的新能源汽车,最近实现的科幻中的自动驾驶汽车等,乃至使用履带行走的坦克车等。而在科幻文化中更把一些其实和其他交通工具重叠的机器当作汽车,如飞行车和步行车归并入飞行器机器人更妥当。

历史[编辑]

二十世纪之前[编辑]

南怀仁于西元1672年设计的汽车,本图收录于18世纪出版品中

十五世纪时达文西在未确认的时代,设计出一辆发条驱动的车辆。

1620年,意大利人布兰卡发明“反击涡轮式蒸汽轮机”,用以带动轮车。

1649年,德意志表匠汉斯‧郝丘,根据达文西的设计,做出一辆用发条驱动的车子。

1670年,荷兰的物理学家惠更斯用火药在汽缸内燃烧,热能膨胀推动活塞运动,形成了现代“内燃机”的工作原理[5]

1672年耶稣会修士南怀仁曾设计一个用蒸汽作为动力来源的车,给当时中国康熙帝,是一个65公分长的玩具车,无法载人或司机[6][7][8],不确定设计的车辆后来是否制作成功[7],这可能是最早设计的汽车。

1766年,英国发明家詹姆斯·瓦特改进了蒸汽机,拉开了第一次工业革命的序幕[9]

1769年,法国陆军工程师尼古拉·约瑟夫·居纽制造出第一辆蒸汽机驱动的汽车。由于试车时转向系统失灵,撞到般圣奴兵工厂的墙壁上粉身碎骨,这是世界上第一起机动车事故。[10]

1771年,尼古拉·约瑟夫·居纽改进了蒸汽汽车,时速可达9.5公里,牵引4至5吨的货物。

1794年,英国人斯垂特首次提出把燃料和空气混合制成混合气体以供燃烧的构想。

1796年,意大利科学家沃尔兹发明了世界上第一台蓄电池,这项发明为汽车的诞生和发展带来了历史性的转折。

1801年,法国人菲利普·勒朋英语Philippe le Bon提出煤气机原理。

1803年,英国工程师理查·特里维西克采用新型高压蒸汽机,可乘坐8人,在行驶中平均时速13公里,从此,用蒸汽机驱动的汽车开始在实际中应用。

1838年,英国发明家亨纳特发明了世界第一台内燃机点火装置,该项发明被世人称之为“世界汽车发展史上的一场革命”。

1842年,美国查理·固特异发明了硫化橡胶轮胎

1859年,法国物理学家普兰特发明了铅蓄电池,为汽车的用电创造了条件,被称之为“意义深远的发明”。

1860年,法国电器工程师艾蒂安·雷诺制成了第一部用电火花点燃煤气的煤气机

1862年,法国工程师艾蒂安·雷诺发明以天然气为原料的二冲程卧式内燃机[11]罗沙士英语Alphonse Beau de Rochas发表了四冲程理论。

1867年,德国工程师尼考罗斯·奥托(1832--1891)研制成功世界上第一台往复活塞式四冲程煤气发动机。

1876年,奥托制成了单缸卧式、压缩比为2.5的3千瓦内燃机。

1885年,这是真正的现代汽车诞生的时刻。这一年德国工程师卡尔·宾士在曼海姆制造成一辆装有0.85马力汽油机的三轮车。这一辆装有内燃动力机的汽车被认为才是世界上真正的第一辆汽车,因为它是真正以汽油为动力源的第一辆汽车,而不是蒸汽机。

1886年,曼海姆专利局批准卡尔·宾士为其在1885年研制成功的三轮汽车申请的专利,这一天被大多数人称为现代汽车诞生日。次年德国人戈特利布·戴姆勒制成世界上第一辆四轮汽车[10]。之后奥托放弃自己所获得的四冲程发动机专利,任何人都可根据需要随意制作。

1886年1月29日,卡尔·宾士取得世界第一项汽车引擎专利[12][10]。同年7月,世界第一部四轮汽车正式贩售[13]

1888年,法国自行车商人埃米尔·罗杰英语Emile Roger获得卡尔·宾士的许可,开始生产商用汽车。

1893年,鲁道夫·狄塞尔也制成了一台柴油四冲程发动机,即世界首台柴油机。空气在压缩行程中被活塞剧烈压缩而产生高温,之后燃料被喷入气缸,随即发生自燃。

1895年,卡尔·宾士推出了第一款客车Benz-Omnibus,首次提供载客服务。

1899年,路易·雷诺量产其第一台四门房车,同年取得涡轮增压专利。英国首次把马克沁机枪装上汽车上。

二十世纪[编辑]

汽车的普及和汽车工业的定型[编辑]

在十九世纪末时汽车和电单车在转动系统开始定型,而以内燃机燃烧石油制品的液体燃料中的汽油柴油成为主流,但当时的汽车仍然是用手工业方式的制造,虽然已经由标准化的部件组成的量产车,但实际上汽车的产量仍很少。

汽车在实际上被定位为高端的奢侈品,但当时的所谓奢侈并不算很豪华,但只有富裕人士才买得起个人或家庭用的轿车

亨利·福特在二十世纪头数年开始试制出一种可以大量生产低价出售的汽车,经六次创业失败后,福特汽车终于在1908年成功把福特T型车放到装配线上生产降低售价,又以分期付款进一步普及化了,而且品质甚至优于当时一些手工业制的高价车,因为它可以在烂地上行驶而不发生故障或意外。

福特主义不只是影响了汽车制造业,更是影响到各行各业犹其是广义的制造业,这使到T型车和福特汽车带领了美国和世界的经济和文化发展,甚至改变了人的生活方式。

因为即使不会或不能驾驶汽车的人群,仍然可以乘搭公共汽车。并直接或间接受惠于军车英语Military vehicle货车特种车工程车辆等其他汽车,所以汽车实际变成了日用品和有取代人畜动力的车辆的趋势 。

而T型车的成功也促成了现时所谓的新能源汽车,实际上是在内燃机之外的动力系统没落,而加油站也不再提供汽油和柴油之外的燃料。

重大事件列表[编辑]

1902年第一部军用装甲车Motor War Car在英国问世服役。

1903年,挪威工程师埃吉迪乌斯·艾林制成了一台燃气涡轮发动机,这是首台能靠燃烧产生的动力对外做功的燃气涡轮发动机,因此他也被称作燃气涡轮发动机之父。[14]

1908年福特T型车问世,成为第一种普及化的轿车,使汽车从奢侈品升格为日用品了。

1922年,博世开发出了机械喷射装置。[15]

1929年,德国工程师菲力斯·汪克尔获得了转子发动机的专利,这种特殊的活塞式发动机因此被广泛称作汪克尔发动机,但是发动机的成品直到1950年代才出现。

1930年代,英国人弗兰克·惠特尔和德国人汉斯·冯·奥海恩各自取得了涡轮喷气发动机的专利,而被认为是喷气发动机的发明人。[16]

1997年丰田普锐斯开始发售,成为第一种量产的混合动力汽车,并开始复兴电动车了。

新世纪[编辑]

因为进入二十一世纪才仅十多年故标致性的事件不多。而最重要的是人工智能环保成为了新汽车的发展方向。

2001年首种混合动力电动车丰田普锐斯商业推出国际市场。

2009年首种纯电动车三菱iMiEV电动汽车量产推出市面。

2012年无人驾驶汽车进行路面实际试验。

2013年美国部分州通过自动驾驶汽车行驶法例。

2017年英国、法国、德国、挪威四国宣告在限期于2040年后,禁止出售使用汽油柴油的轿车。

2019年布加迪突破每小时300英里(304mph)的大关。

分类[编辑]

汽车的分类方式并无定论,若依使用性质区分,一般分为客车货车客货两用车(或称厢形车)及特种车。其中特种车种类繁多,包括警察车消防车救护车工程车吊车礼车、教练车、残障用特制车、洒水车邮车垃圾车清扫车水肥车、囚车及灵车等。

若依所用燃料分类,则分为汽油车柴油车电动车氢气车油电混合车瓦斯车能源车等。

对环境影响[编辑]

2008每千人拥有汽车比率
  601+
  501-600
  301-500
  151-300
  101-150
  61-100
  41-60
  21-40
  11-20
  0-10

汽车一般使用汽油、柴油等石化燃料作为动力来源,在车辆行动中会排放二氧化碳等废气,是造成空气污染全球暖化酸雨的原因之一。美国环保署统计车辆每消耗一加仑汽油,会产生8,887克的二氧化碳,柴油车每消耗一加仑柴油,会产生10,180克的二氧化碳[17]。因此,提升燃油效率以减少废气排放量,成为重要议题。许多国家使用像道路税或是能源税英语Energy Tax Act财政政策大众减少车辆的购买[18]。此外,为了解决这些问题,发展电动车混合动力车,也是热门的发展方向,已吸引许多汽车制造商的投入研发;因为可以将原本由车辆所产生之污染,转移至发电厂(或制氢厂等)集中处理,不仅大大降低后端污染处理成本、亦增进污染处理之效率及效能、甚至能提升燃油效率(以更少的油得到更大的能量;毕竟现在科技依然无法将汽油之化学能全部转换成我们能使用的能量,但发电厂却能转换得比小型内燃机好)。为此,许多发达国家都由政府推动各种奖励措施,试图解决大量使用汽车所造成的环境问题。像燃料税就可以有效的奖励效率更高或污染更少的车辆(如电动车混合动力车或是用替代燃料的车)。高燃料税可以有效的使消费者考虑购买较小、较轻、较省油的车,或是甚至不开车。平均而言,现在的汽车中有75%是可以回收的,而使用回收的钢铁可以减少能源的消耗及污染[19]。美国国会会定期的针对联邦政府订定的燃油效率提出讨论,客车的标准在1985年订定,燃油效率为27.5英里每美制加仑(8.6公升每100千米;33.0英里每英制加仑),轻型卡车的标准在2007年修改,燃油效率为22.2英里每美制加仑(10.6公升每100千米;26.7英里每英制加仑)[20]

对石油产品的消耗[编辑]

因为较高污染低效能的燃烧汽油柴油内燃机,加上本来燃料的原料的石油的天然储存量有限,开采艰难和集中在少数地方,也是很多人反对个人大量依赖轿车代步,更讨厌浪费汽油的飙车族为了刺激和炫耀惯常地开快车的行为。

传统的社会主义国家对轿车有严格并抵制跑车与赛车外的限制外,没有明确政治信仰的人常提倡可持续交通无车运动

安全性[编辑]

道路交通事故(或称“车祸”),是涉及车辆在内的一种意外事件,可能造成重大的生命财产损失。由于现代运输机动车辆是必须的,因此车祸在大多数人一生中都有机会遇上数次,而且在大部分国家,交通事故几乎一定会在国民意外死因中,占有非常前排的顺位。

发生交通事故的原因很多,包括驾驶因素(例超速、超载、不当超车、未保持安全距离、酒后驾驶等)、车辆因素(例如机械故障、爆胎等)、路况因素(例如路面坑洞、交通号志故障等)及天气因素(例如浓雾暴风雪豪雨等),都有可能危及驾驶、乘客、路人及其他车辆使用者的生命财产安全。

基本构造[编辑]

说明:词汇内容选用多数汽车公司所拥有的科技词汇为对象,不计少数汽车公司的科技词汇。词汇名称与中译名称皆以台湾汽车工业或学术机构常用的美式英语名称为对象,不使用日式英语词汇。另外,两岸三地的汽车专业词汇皆有所差异,故特意保留英文名称,以便搜寻或创建。

技术与结构[编辑]

零件与附件[编辑]

汽车是复杂颇高的工业化产品,包含有各式各样的主系统、次系统及零组件。以一般小轿车而言,就有引擎系统、底盘系统及电气电子设备系统等主要系统;主系统之下又有冷却系统、润滑系统、点火系统、启动系统、传动系统、煞车系统、悬吊系统、转向系统等次系统。一部车约有多达8千多个零组件、3万多种零件[21]

冷却系统[编辑]

引擎最适当的工作温度约为摄氏80~90度,过热时容易加速机件的磨损,以及容易引起爆震、燃料系统汽阻、引擎无力等状况;而温度过低时,则会造成汽油汽化不完全。冷却系统的功能即在于将燃烧过程中未使用的热量散出去,使引擎可工作在正常温度之下,一般引擎冷却系统可分为空气冷却及水冷却两种。空气冷却主要是靠著引擎上的散热片以及流动的气流来进行冷却。水冷却是靠循环的冷却水来进行冷却,优点为马力较大、冷度均匀、噪音小,缺点为重量大、保养不易且机械耗损较大。目前大多数汽车,使用的是水冷却式系统。

旧式引擎大多采用自然对流的汽缸设计,利用水温变化时的比重差异,达成冷热水对流的冷却效果。但由于目前引擎的转速及马力较大,自然对流循环的设计已无法达成有效的冷却散热,因此目前多已改采压力强制循环式设计。

水冷却系统主要是由汽缸、水帮浦、水箱、输水管、冷却风扇、节温器等所共同组成。冷却水循环又可分为小循环与大循环两种,小循环是指冷却水只在水帮浦与引擎处循环;而大循环是指冷却水在水帮浦、引擎与水箱间循环。在引擎刚启动时,为了让引擎温度能够迅速的上升到适当的工作温度,因此使用的是小循环;当引擎达到工作温度后,冷却水流向水箱的控制阀会开启,让温度高的冷却水流至水箱中散热。[22][23][24]

润滑系统[编辑]

引擎的各机件,需要润滑油以帮助降低摩擦,否则将导致引擎本体磨损、温度过高等现象。润滑油主要包含以下功能:

  • 润滑作用:引擎活塞环与汽缸壁之间,目视看起来平滑,但若以显微镜观察,其表面实际上仍有凹凸不平,将导致摩擦损耗。因此借由机油,使金属表面产生油膜,达到润滑效果。
  • 冷却作用:引擎内部各机件承受著活塞与汽缸壁运作时产生的热,若只靠著冷却系统,无法达到完全的散热,因此需要机油将热吸收送到外部冷却。
  • 清洁作用:将摩擦产生的铁屑等细微杂质加以过滤。
  • 缓冲作用:在摩擦的机件之间,产生一层油膜,具有缓冲作用,以减少震动。
  • 防蚀作用:燃料内所含的硫化物在燃烧后产生氧化硫,与水蒸气结合后将产生具有腐蚀性的硫酸,会侵蚀活塞或轴承等内部机件。机油循环时,能将之带走。
  • 密封作用:于汽缸壁及活塞之间产生油膜,具有密封作用,避免压缩气体外泄,能够完全燃烧。
  • 防震作用:压缩气体燃烧爆发的瞬间,活塞销与曲轴轴承受到冲击力,润滑油能承受此冲击力。
  • 液压作用:现代车辆大多采用液压举杆,润滑油可充当液压油。

润滑系统可依照润滑方式,分为下列几种:

  • 喷溅式:当引擎运转时,连杆上的油杓会将油槽中的润滑油拨起,喷溅到需要润滑的机件上。
  • 完全压力式
  • 部分压力式
  • 喷溅压力式

润滑系统主要包含以下机件:

  • 机油泵:常见的机油泵可依构造分为齿轮式、叶片式、转子式、柱塞式等。
  • 机油滤清器:在引擎运作过程中,燃烧不完全的碳元素和机油因高温氧化产生泥渣混入机油中,容易造成引擎机件磨损。机油滤清器可使机油经常保持清洁,延长引擎机件的使用寿命。依机油过滤方式,主要可分为全流式、旁通式、分流式机油滤清器。
  • 油尺:用来检查引擎的机油量。
  • 机油压力表:用来确保机油压力是否足够,机油必须有足够的压力,才能确保润滑系统的效能。

[25]

参考文献[编辑]

  1. ^ 灿烂燿眼的恒星 朋驰Mercedes-Benz. 台北市汽车代理商同业公会. (原始内容存档于2007-08-07) (中文). 
  2. ^ 1947年4月7日 福特汽车公司创始人亨利·福特. 历史上的今天. 人民网. 2003-08-01 [2014-01-20] (中文). 
  3. ^ 汽车. 《教育部重编国语辞典修订本》. 中华民国教育部. [2014-01-20] (中文). [永久失效链接]
  4. ^ 《道路交通安全规则》第2、3条. 全国法规资料库. 中华民国法务部. 2012-11-28 [2014-01-20] (中文). 
  5. ^ 清华大学 自然辩证法教研组. 科学技术史讲义. 北京: 清华大学. 2007: p170. 
  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]. (原始内容存档于2008年4月3日).  – 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. ^ 第二章 工业革命与社会经济文化的变迁. 罗东高中历史教学网站. [2014-01-21] (中文). [永久失效链接]
  10. ^ 10.0 10.1 10.2 陈炳圣. 《万物简史》. 源桦. 2007. ISBN 986828421X. 
  11. ^ 世界汽车发展史(连载二). 瀚达汽车学院. 2011-04-15 [2013-10-07]. [永久失效链接]
  12. ^ 世界第一项汽车专利号码:DRP-37435
  13. ^ Mercedes-Benz 历史. [2016-01-21]. (原始内容存档于2016-01-27). 
  14. ^ Ægidius Elling. [2012-08-21] (挪威语). 
  15. ^ 陆耀祖. 《内燃机构造与原理》. 北京: 中国建材工业出版社. 2004. ISBN 9787801595386. 
  16. ^ Jet Engines - Hans von Ohain and Sir Frank Whittle. [2012-08-21] (英语). 
  17. ^ US EPA. Greenhouse Gas Emissions from a Typical Passenger Vehicle ( (PDF). [2013-04-25]. 
  18. ^ A Review and Comparative Analysis of Fiscal Policies Associated with New Passenger Vehicle CO2 Emissions (PDF). International Council on Clean Transportation. February 2011 [15 October 2013]. 
  19. ^ Automobiles and the Environment. Greenercars.com. (原始内容存档于2008年2月14日). 
  20. ^ CAFE Overview – Frequently Asked Questions. National Highway Traffic Safety Administration. (原始内容存档于2008-09-16). 
  21. ^ 《汽车及其零件制造业》,行政院劳委会网站
  22. ^ 一冷二省三无声─认识汽车的冷却系统(一) 存档副本. [2014年5月25日]. (原始内容存档于2014年9月2日). 
  23. ^ 存档副本. [2014-05-27]. (原始内容存档于2014-05-27). 
  24. ^ 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
  25. ^ 行政院劳委会-汽车引擎修护能力本位训练教材-http://www.vtu.nat.gov.tw/admin/abilityFront.do?act=load&materialId=null&countName=pdf&countId=3802&attName=uploadFile/material/3802/1043.pdf

外部链接[编辑]

相关[编辑]