《上帝的馈赠:内燃机车的崛起之路》 New

一、亨利·福特与汽车的早期探索

在汽车发展的长河中,亨利·福特(Henry Ford)无疑是一个闪耀的名字。他最初是为托马斯·爱迪生工作的,在1891年,28岁的他带着妻子克拉拉从密歇根的农场搬到了底特律,成为了爱迪生照明公司的夜班工程师,负责维护市中心发电的蒸汽机。福特凭借着自己在农场和蒸汽轮船公司当学徒时积累的对蒸汽机的知识,逐渐崭露头角。爱迪生照明公司在1893年将他提升为总工程师。

福特在搬到这个充满机遇的城市后,开始着手打造他的第一辆汽车。他在底特律两层楼公寓套房后面的砖棚里建立了一个车间,经过三年艰苦的手工设计和制造,终于造出了“四轮车”(Quadricycle)。这辆车更像是一辆四轮电动自行车,它搭载着一个双缸、四冲程、四马力的汽油燃料内燃机,安装在座椅下,转向依靠舵柄,没有刹车,重量仅有500磅。为了把这辆车从狭窄的砖门推出去,福特甚至不得不砸宽了门。这是一个充满激情与创造力的开端,在那个时代,福特并不是唯一研究不用马来拉车的人。

(一)同时代的发明者们

当时有许多像福特一样的发明家在探索新的交通工具。例如海勒姆·珀西·马克沁(Hiram Percy Maxim),他是机枪发明者马克沁的儿子,他也投身于汽车的研发工作。他认为人类文明已经为机械车的发明做好了准备,这种观点反映出当时社会对于新事物的期待与渴望。在1896年的时候,美国的道路上大约只有300辆汽车在行驶,这些汽车有着各种各样的类型,包括菲利昂蒸汽汽车(Phillion Steam Car)、兰伯特汽油车(the Lambert Gasoline Buggy)、施勒默摩托车(the Schloemer Motor Wagon)等众多品牌。

这些汽车的动力来源也是五花八门,有电动的、靠蒸汽驱动的以及内燃机驱动的,使用的燃料更是多种多样,如煤气、汽油、乙醇、煤油、燃烧液或者混合燃料。当时还没有一种燃料或发动机在市场上占据主导地位。以1900年为例,在美国生产的4192辆汽车中,有1681辆是蒸汽汽车,1575辆是电动车,而使用内燃发动机的汽车只有936辆。由此可见,当时的汽车市场处于一种百花齐放的状态,每种动力系统都有其独特之处。

二、不同动力系统的汽车特点

(一)蒸汽汽车

蒸汽汽车是从蒸汽机发展而来的,两者都利用封闭汽缸内膨胀的热气体提供动力。不过,蒸汽汽车相较于传统的蒸汽机有了很大的改进。那些专为汽车设计的蒸汽发动机非常轻便和高效,比如斯坦利兄弟发明的发动机,斯坦利蒸汽汽车上的锅炉仅重90磅,发动机仅重35磅。但是,第一批蒸汽汽车发动起来比较费时,需要10分钟甚至更长时间才能升起蒸汽。后来通过增加点火器,在停车时保持蒸汽充足,这一情况有所改善。不过,早期的蒸汽汽车也存在一些问题,例如会将废蒸汽排放到空气中而不是重新冷凝,这就导致每隔20 – 30英里的距离就要停下来装水。而且操作起来也比较复杂,传奇性的斯坦利蒸汽汽车上有很多仪表需要不时查看,并且启动汽车就需要操作13个阀门、操纵杆、手柄和油泵水泵等部件。尽管如此,讽刺的是,斯坦利蒸汽汽车的控制系统比内燃机更简单,改进后的斯坦利蒸汽汽车只有72个活动部件。

(二)电动汽车

电动汽车则更为简单,它主要由一个电池箱、一台电动机和一个滑动杆或踏板来控制电机的速度构成。电动汽车的优点在于干净且安静,非常适合城市驾驶。然而,它的功率相对较低,由于电池很重,速度一旦提高就会影响电池寿命。并且在城外充电基础设施很少,这也限制了电动汽车在长途行驶方面的表现。佩德罗·萨洛姆(Pedro Salom)是费城一个早期的电动汽车制造者和发烧友,他认为电动汽车比内燃汽车更为优越,预计电动汽车终将占上风。他在1895年富兰克林研究所的一次演讲中指出,相比电动车的简单结构,汽油车的驱动装置过于复杂,有大量的链条、皮带、皮带轮、管道、阀门和旋塞等部件,这使得汽油车在可靠性方面存在疑问。他还批评内燃机造成的污染,认为内燃机产生的带有有害气味的薄烟如果大量出现在街道上,会对环境造成严重影响。

(三)内燃机汽车

内燃机汽车通过转动曲柄带动活塞运动并产生火花来启动,虽然发动汽车很辛苦,尤其是在寒冷天气里,但这并没有阻碍内燃机汽车的发展。内燃机汽车在运行过程中,燃料按照时间顺序喷射到汽缸中被压缩、点燃,从而产生能量推动车轮转动。内燃机汽车需要配备传动装置,因为它们必须以较高的转速才能实现最佳功率,这就使得汽车在制造成本和操作复杂性上有所增加。学习如何协调离合器和换挡并不是一件容易的事情,马克沁曾经提到过,当有人换挡发出刺耳声音时,人们一开始以为是设计缺陷,但随着更多人掌握了相关技巧,那些发出刺耳声音的人就会被认为连车都不会开。

三、内燃机车盛行的原因

那么为什么最终内燃机车能够脱颖而出呢?这与基础设施有着密切的关系。电动车主要局限于城市驾驶,因为当时农村缺乏充电站。而蒸汽汽车和内燃机车可以在乡间的油漆店或者百货店里找到燃料,一方面是因为汽油已经被用作清洁剂和溶剂,另一方面是因为农民们已经在使用固定式的汽油发动机来驱动各种机器,如洗衣机和谷物磨坊等。

对于蒸汽汽车制造商来说,他们也遭遇了一些挫折。例如,斯坦利汽车运输公司在1914年失去了优势,因为在新英格兰地区发生了让牲口死亡的口蹄疫,兽医官员关闭了东部公路沿线的许多公共饮马槽,而这些地方原本是蒸汽汽车补充水的地方。此外,马萨诸塞州还想要限制蒸汽汽车上路,因为它们排出的蒸汽会遮挡住后边司机的视线,尤其在寒冷天气里情况更加严重。虽然斯坦利为其发动机开发了一种再冷凝器来解决这个问题,但是他们的汽车销量仍然大幅下降,无法挽回局面。

到了1914年,内燃机车已经席卷了整个大地。斯坦利和其他蒸汽汽车公司当年共制造了约1000辆汽车,而美国其他汽车制造商共生产了56.9万辆常规型汽车。这一现象表明,内燃机车凭借其适应更广泛路况的能力、较为完善的基础设施支持以及相对较好的性价比等因素,在众多动力系统的汽车竞争中取得了胜利。

四、电力与电气领域相关的知识拓展

在汽车发展的历程中,我们也能看到一些与电力和电气有关的重要人物和技术的影响。例如,路易吉·伽伐尼(Luigi Galvani)对生物电的研究,“通电”(galvanize)这个词就来源于他的名字。亚历山德罗·朱塞佩·安东尼奥·安纳塔西欧·伏特伯爵(Count Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta)在1800年发明了电堆,迈克尔·法拉第(Michael Faraday)在1831年做出了关于电力场的关键性突破,这些成果都为现代汽车技术中的电气部分奠定了基础。就像荷荷芭油可以作为抹香鲸蜡油的替代品一样,科学家们不断寻找新的材料和技术来推动汽车的发展。

五、能源与资源的相关思考

汽车的发展也离不开能源和资源的支持。铝就是一个很好的例子,汉斯·克里斯蒂安·奥斯特(Hans Christian Oersted)在1825年首次净化了铝。当时铝非常罕见和昂贵,拿破仑三世在国宴场合才舍得使用铝制餐具,华盛顿纪念碑尖顶也用了少量铝。随着依靠电能从铝矿石中提炼出铝,这种金属变得普遍且便宜。这告诉我们,随着科技的进步,稀缺的资源可能会变成常见的材料,这也为汽车制造业提供了更多的可能性。

汽车的发展历程是一部人类智慧与创新的历史,从不同的动力系统之间的竞争到最后内燃机车的胜出,每一个环节都充满了挑战与机遇。如今,我们站在新的历史起点上,面临着新能源汽车的崛起,这或许又是一场新的变革,就像当年内燃机车取代其他动力系统一样,新能源汽车也将带来交通领域的巨大改变。汽车产业将继续朝着更加环保、高效的方向发展,为人类创造更美好的出行体验。🚗💨

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