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蒸汽机是怎么输给内燃机的

现在很多人不知道的是,从1890年代到1910年代,蒸汽机汽车,电动汽车和内燃机汽车曾经有过一段“三足鼎立”的时间,到后来才变成内燃机一统天下。至于原因,我在汽车历史画报:你可能不知道的汽车『三国时代』(1)蒸汽机里面提到过:相比内燃机,蒸汽机(也称为外燃机)的工作转速要低得多,设计良好的蒸汽汽车即使以110公里时速行驶时,转速也只有900RPM,噪音和震动都明显更小。而且蒸汽机扭矩输出曲线要平坦得多,在各个转速有即时扭矩,所以不需要离合器和变速箱。同时尾气排放也容易控制得更低。然而蒸汽机也具有很多问题。蒸汽机的最高效率大概只有内燃机的一半,同时虽然发动机比较小,但锅炉太大太重,而且需要驾驶员额外付出精力看管,跑不了几十公里又需要加水。最致命的问题则是热机时间太长,即使是闪蒸锅炉发明以后仍然远不如内燃机方便。因此,1900年代以后,蒸汽机汽车逐渐在与内燃机的竞争中落于下风。汽车历史画报:你可能不知道的汽车『三国时代』(3)内燃机里面也有:在这样的一大批先驱的努力下,1890年代时,内燃机技术已经足够实用。但它却并没有马上取代历史更长的蒸汽机和电动机作为汽车的主流动力。虽然内燃机的最高效率比蒸汽机更高,既不需要像电动汽车一样频繁充电,也不需要像蒸汽机汽车一样频繁加水,在三者之中可谓最为皮实耐用,但它的两个突出弱点却阻碍了它拿下全部汽车市场。首先,当年的内燃机还没有装备启动器,像最低档的手扶拖拉机一样,需要人工转动摇柄才能启动。这不但对驾驶员的体力是一个挑战,而且更糟的是,因为没有及时抽出摇柄,发动机启动后带动摇柄旋转而伤人的事故时有发生。其次,因为内燃机的最大动力输出区间和最优效率区间都比较狭窄,是三者之中唯一需要装备变速箱的。而早期的变速箱不但操作十分困难,顿挫也非常严重。因为这两条原因,早期的内燃机汽车的受众或者十分富有,能够雇得起一个专职司机;或者兼具勇气和驾驶天赋。但在接下去的十几年中,内燃机汽车技术不断取得重大突破,渐渐超越了两个老前辈。1896年,英国电气工程师H.J.Dowsing发明了电启动器,并将它安装在一辆Arnold企业出产的改装奔驰Velo上。同时期也有利用气压和弹簧启动的装置被研发出来,但最后得以推广的,仍然是电启动器。1912年,豪华汽车凯迪拉克Model30首次在量产车上装备了电启动器,这个电机同时也作为一个发电机,给车载电池充电。从此以后,电力系统也成为内燃机汽车的一部分,而不再为电动汽车所独有。而有了电力以后,很多舒适性配置也都成为可能,内燃机在人们心目中的形象也不再是以前那个脏小子了。真正带领内燃机汽车一统天下的,则是那辆讲汽车史永远绕不过去的福特T型车。1908年推出的T型车的第一大亮点,是首次采用了基于行星齿轮组的手动变速箱。尽管T型车仍然需要用三个踏板加一个手柄才能操作,但却已经比同时期大部分没有同步器的手动变速箱要容易操作。但T型车的最大变革,还是流水线生产对制造成本的大幅降低。1910年,亨利福特在底特律郊区开设了新工厂HighlandPark,第二年,T型车的售价就降低到680美金,而1914年更是低达440美金,仅相当于今天的一万美金,这是一个前所未见的最普通的美国人也能支付得起的价格,差不多只是同时期主流电动汽车和蒸汽机汽车的五分之一。而随着内燃机汽车走入越来越多的美国家庭,美国的加油站和公路也越来越多,使得内燃机汽车能够走得越来越远,相比之下,电动汽车的短续航里程的缺点则暴露的越来越明显。至于有的回答说是因为汽油能量密度比煤炭高,这倒是搞错了蒸汽机的概念。蒸汽机(外燃机)和内燃机是两种不同形式的热机,内燃机和外燃机实际上都可以使用固态、液态或气态的燃料(内燃机使用固态或液态燃料需要汽化)。而且早期的蒸汽汽车实际上最常见的燃料就是汽油,其次是煤油,煤炭反而是很少见的。附张蒸汽机汽车的图,1911年White企业生产的M型车,是美国总统塔夫特的四辆总统专车之一(另外三辆中1辆是BakerElectric的电动汽车,另两辆是PierceArrow企业的内燃机汽车)

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