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10大科技进步 缔造汽车惊情百年
时间:2006年11月28日16:21 我来说两句  

 
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关注最火辣的网络话题    
来源:《IT时代周刊》】 【作者:方蕾

 

  开着老式敞蓬汽车,让人敬畏的曼陀丽山庄主人——德文特先生载着女主人公在浪漫的蒙特卡洛尽情兜风后,沉闷乏味的生活开始变得幸福:他们一路驱车在鹅卵石广场沐浴轻拂的海风,急速驶向海边山顶看潮起潮落,再冲下悬崖领略心跳的感觉。
最终,被俘获芳心的女主人公又坐着这辆豪华车来到了传说中的曼陀丽山庄,和富甲一方的男主人公一起享受人生,愉悦生活,在轻柔的音乐舞曲中和嘉宾们翩然起舞……1940年奥斯卡获奖电影《蝴蝶梦》中浪漫的爱情故事令无数人为之动容,它让人们首度意识到,汽车原来可以是爱情的“催化剂”。

  当然,汽车改变的不只是德文特夫妇的爱情命运,它更大程度上成就了人们心中向往自由的梦。借助无限飞驰的车轮,人们从居住地奔向心之所想,生活和情趣都在向更远更广的天地延伸。一位美国作家谈及自己的感受时这样说:“汽车大大增强了你是自己心灵主宰的感觉。这种痛快,没有其他东西能比得上。”

  然而,汽车最开始就是一个冷冰冰的代步工具。在接下来的120年岁月里,是一系列革命性的技术进步彻底改变了这个曾被称为“散发着臭气的怪物”,让它富于温馨、浪漫和亲和力。

  眼下,人类早已进入“汽车时代”,汽车已是稀松平常之物。随着各类豪华车的如潮涌出,它不断激起人们心里的兴奋点,已经很少有人会再想起结束“马车时代”的内燃机,曾被誉为“舒服得像坐在家里,好用得像一双鞋子”的福特T型车——那些曾经推动汽车制造大飞跃的重大科技进步,以及隐藏在它们身后不为人知的故事。

  回望汽车的百年惊情史,品味其中最具里程碑意义的十大科技进步给汽车和人类社会带来的激情与梦想,或许正是倘佯车河,享受汽车文化的驾车者们所需。

  

  安迪已经两天没刮胡子了,格外显眼的胡茬儿让他英俊的脸庞看起来十分憔悴。

  “我正在以每小时145公里的速度穿过马路,道路两边的标志牌在我眼前一闪而过。我看了一眼后视镜,后方没有车,于是我假装打瞌睡,将车渐渐左移。在车就要穿越马路中线的时候,我的座椅开始震动,这是车载红外传感器检测到了马路中线,告诉我应该让车向右侧移动。也就是说,如果我在驾驶中分神的话,震动的座椅可使我立即集中注意力。”

  作为保时捷汽车公司的试车员,安迪在驾驶新车时写下了上述记录。

  随着最新的IT技术被全面引入汽车,移动计算把它集成为数据信息、音/视频,以及通讯功能的全方位信息载体。看起来,一切都在朝美好的方向发展,但安迪看起来却并不开心。

  不久前,老安迪在一场突如其来的车祸中丧生。事实上,滚滚车轮把我们带进飞速运转的世界,也带进了令人窒息的梦魇:汽车大量消耗石油带来的能源危机给人类社会蒙上一层阴影;汽车的尾气和噪声是城市污染的罪魁祸首,排放的大量二氧化碳是使全球气候变暖的帮凶;而汽车造成的交通事故使全世界每年逾20万人、中国逾7万人命丧车轮,远远超过战争造成的人身伤害。

  在看过《惊情四百年》电影后,安迪被其情节所深深吸引,他渴望能够像片中主人公达考拉伯爵一样进入不同历史时期,去亲自感受汽车前世今生中的种种奇遇。他始终认为,恰恰是一系列充满人文关怀、革命性的技术进步,彻底地让钢铁怪物富于生命力和亲和力;汽车和人类社会的和谐,也在这些科技的映照下得到完美体现。

  这天晚上,安迪开着车在街上游荡,希望能排解心中的不快,却没有注意到前方的大雾越来越浓,甚至连街灯都看不清楚。而当浓雾完全散尽时,路边的景观变得很陌生,马路看起来更像是十九世纪的老式街道。诧异中的安迪从车上走下来,沿着街道往前走,他竟然看到了汽车发展史上的一幕一幕。

  四冲程发动机的轰鸣声,宣告了“无马车时代”的到来。正是德国人奥托在总结了前人无数实践经验后提出的四冲程循环,才使得汽车奔跑起来。

  四冲程发动机 推动汽车进入跑道

  一直到19世纪,马车仍然是十分重要的交通工具,但其速度始终不能令人满意,一辆驿车在当时最好的公路上行驶375千米,最快仍要走23个半小时才能到达。人们希望发明一种比马更有耐力和更强壮的动力机器,以使车轮转得更快。

  1705年,英国人纽可门首次发明了不依靠人力或畜力,而是机械做功的实用化蒸汽机,并将其用于驱动机械。蒸汽机很快风靡,成为最重要的工业动力,从此推动工业革命的车轮滚滚向前。但蒸汽机同时具有无法克服的缺陷:体积大、起速慢、转速低,蒸汽汽车又笨又重,乘坐时又热又脏。

  1860年,聪明的法国发明家莱诺制成了第一台实用内燃机,这是一台使用照明用煤气作燃料的单缸发动机。但它的功率和热效率都极低。第2年,一名叫尼古拉斯·奥托的德国商人,无意中在报纸上看到莱诺的成就后被深深迷住了。他暗暗下决心,一定要努力改进莱诺的机器,制造出真正的内燃机。

  1866年,执著研究的奥托终于发现了内燃机低效的根源,即没有对可燃混合气体进行压缩,于是他提出了内燃机工作的最佳循环方式:进气——压缩——做功——排气,也就是活塞在汽缸内运转的四个冲程运动。

  随后,奥托利用四冲程原理设计并制造出了第一台以煤气为燃料,火花点火,单缸卧式的四冲程四马力内燃机。由于把三个关键的技术思想——内燃、压缩燃气、四冲程融为一体,发动机首次具有体积小、质量轻和效率高、功率大等一系列优点,同时其热效率高达12%~14%,相当于蒸汽机的两倍。

  奥托的发明很快投入了生产并得到广泛应用。到了1880年,单机容量已经发展到15~20马力,1893年达到了200马力;热效率也迅速提高,1894年达到20%以上。

  奥托的发明真正揭开了汽车史,它在1878年巴黎万国博览会上被誉为“瓦特以来蒸汽机方面最大的成就”。这一循环也被人们尊敬地称为“奥托循环”。之后,奥托于1872年成立的道依茨发动机公司开始大批量生产此种内燃机,几年内就向世界各地销售了25000台内燃机,极大地推动了工业革命进程。

  此时,奥托离发明汽车只有一步之遥,是德国人卡尔·本茨替他实现最后一步。

  本茨1844年出生在德国卡尔斯鲁厄一个手工业者家庭,他把全部的精力都用在了研制小型气缸上,这造成家庭生活的拮据,全家人一直过着饥寒交迫的日子。

  1886年本茨造出了世界上第一支小型汽缸,同时将内燃机改进为汽油发动机并安装在三轮车上。该车已具备了现代汽车的一些基本特点,如电点火、水冷循环、钢管车架、钢板弹簧悬挂、后轮驱动、前轮转向和掣动手把等。这辆以每小时行走16公里的三轮汽车是世界上第一辆真正的汽车,之后被命名为“奔驰1号”。

  而1886年1月29日也成为汽车驶上必须铭记的日子,因为本茨获得德国皇家专利局颁发的第37435号帝国专利证书,这一天被大多数人称为现代汽车诞生日。

  埃德赛尔·福特(亨利·福特的曾孙)曾说:“我们要庆祝的与其说是一款车,不如说是一种概念,一种为普通百姓提供个人出行工具的概念。我的曾祖父不仅有这样的远见,而且坚持了他的远见。”

  福特T型车 给世界安上车轮

  汽车出现伊始,是少数人才可以享用的奢侈品。当时美国的售价平均每辆在1000美元左右,欧洲与之相仿,一般人无力购买使用。如何将它从富人的游戏中解放出来,成为美国人亨利·福特思考的问题。

  出生于1863年7月30日的福特是个农民的孩子,1891年成为爱迪生电气公司的工程师。深受爱迪生倔牛般性格的影响,福特具有浓郁的理想主义色彩。17岁那年,在一家拥有2000人的底特律最大的工厂里,福特只工作六天就辞职不干了,原因是“该公司优秀的员工需要花费好几个小时才能修复的机器,我只要30分钟就可以修好,因而其他员工对我十分不满”。

  福特认为:“造价便宜,才能让多数人买得起。”于是,1903年6月,经历了两次制造汽车失败的福特再度成立了汽车公司。尽管只有10位雇员,但福特并不觉得灰心。

  经过一系列改进,虽仍以手工制作汽车,福特还是在第一年制造出600多辆A型车;此后数年,福特又生产了B、C、F、K、N、R、S等车型,并最终在这些车的技术基础上定型了T型车。

  1908年秋,令人注目的T型车终于问世了。为了验证T型车的性能,福特与两名工程师一同去打猎。事实证明,T型车性能良好,行程2183公里,耗油只有309升。

  T型车是一种没有先例的技术典型:构造简单的四缸发动机只有14.7千瓦(20马力),工作容积为2884毫升,每分钟转速为1600转。工作负荷低,转速慢,使得这种发动机非常坚固耐用,它可以用最低劣的汽油,甚至可以用含煤油比例很大的混合油。

  事实证明,这种车简单实用,轻巧结实,而且价格合理,它很快令千百万美国人着迷。然而,单件的生产方式再也不能满足T型车日益增长的需求量。为了提高生产效率,福特决定批量生产汽车。

  当时的汽车工业完全是手工作坊型,三两人合伙,买一台引擎,设计个传动箱,配上轮子、刹车、座位就是一辆汽车,每辆车都是一个不同的型号。由于起动资金要求少,生产也很简单,每天都有50多家新开张的汽车作坊进入汽车制造业,但大多数存活不过一年。

  1913年,福特公司在底特律建成世界上第一条汽车自动流水装配线,它以传送带为核心,把装配汽车的工作从一组工人的手里转移到下一组工人手里,以缩短工人在生产过程中的等待时间。自动流水装配线首次实现汽车的批量生产,并将汽车的组装时间从12.5小时缩短为1.5小时;1919年每月可生产2000辆汽车。

  手工逐辆装配制造汽车的时代结束了,而汽车成本也随着流水线的出现下跌(只有欧洲产车的1/2~1/3),售价850美元的T型车最终降到了260美元。第一年,T型车的产量达到10660辆;到1921年,T型车的产量已占世界汽车总产量的56.6%。自1908年10月1日第一辆T型车问世,直至1927年夏天T型车成为历史,累计15000多辆的产量创造了空前的纪录。

  T型车的出现改变了人们的生活方式、思维方式和娱乐方式;而自动流水线更是为汽车制造业提供了崭新的汽车生产方式,给整个工业界带来了伟大的变革。2006年,美国福特汽车公司成为第一个有资格回望100年发展史的汽车提供商,这家公司见证了现代汽车的发展史。

  汽车开始普及后,消费者的口味也越来越挑剔。于是,工程师们开始充分发挥想象,如何让汽车变得坚固可靠,并且充满速度的激情。他们发现,令汽车变得舒适的关键不是橡胶,而是车胎里的空气。

  像舞女的脚 汽车轮胎给历史留下美丽印迹

  从古时候的木轮到近代社会的铁轮,人类一直是在颠簸中搭乘各种轮式交通工具。即便1842年美国人古德发明了硬橡胶轮胎后,这种情况仍没有得到改善。事实上,由于汽车的悬挂结构不完善,路况不好,即使行驶速度不高,汽车还是颠簸得厉害;同时硬质实心轮胎无法保护车轮的力学结构,经常导致其断裂。

  一位海军上校乘坐早期汽车时对周围人大声抱怨:“乘坐铁轮汽车的剧烈颠簸使我联想到药水瓶上的说明——服前摇匀。”因此,思考如何找到一种能够减轻车轮震动,提高乘坐舒适度的减震工具,成为一些轮子爱好者感兴趣的话题。

  1888年,苏格兰兽医约翰·伯德·邓洛普看到儿子所骑自行车的实心橡胶轮颠簸很厉害,于是用一根通过活门充气的管子,外面涂上橡胶作保护层,做了一个气胎。但是这种气胎缠在车轮上,要修补内管的刺孔,必须先用苯把外层的橡胶浸泡后取下来,修好后再涂上橡胶。这个发明一开始受到人们的嘲笑,但他的儿子骑此车参加比赛却获得了第一。邓洛普为此放弃了兽医职业,申请了专利,建立了世界上第一家轮胎制造厂,开始生产橡胶轮胎。

  不过,真正在汽车上使用充气轮胎的是法国的米其林兄弟。他们认为,即便是汽车轮胎,也要像舞女的脚,在洁净的道路上留下美的痕迹。

  一天,有人扛着坏了轮胎的自行车走进了米其林的车间寻求帮助。当时自行车使用的是刚刚获得专利的邓洛普充气轮胎,修补工艺十分复杂。弟弟爱德华·米奇林意识到,未来市场需要的一定是易于修理的轮胎,因此,将轮毂和轮胎分开成为其工作的重点。而爱德华的研究成果取得轰动性的成功是在两年后的环法自行车赛上。

  1894年,一位使用了米其林制造的可拆卸轮胎的选手轻而易举地摘得桂冠,随后法国《费加罗报》在报道中援引冠军的说法,把这次的胜利归功于自行车轮胎。因为更换可拆卸轮胎只需要几分钟,而以往的轮胎修补则需要3个小时,之后还要等待大约一夜才能使胶水变干。自此米其林轮胎供不应求。

  但是初期的充气轮胎,使用的是涂有橡胶的帆布当胎体,因为帆布的纵线和横线互相交叉,行走时由于轮胎变形,线互相摩擦,很容易被磨断,这时的汽车只能跑200~300公里。1903年,J·F·帕玛先生发明了斜纹纺织品,这种斜纹纺织品的发明促成了交叉层轮胎的发展,使轮胎的寿命向前跨了一大步。因为斜叉的胎体不会再因轮胎的行走而引起摩擦,帘线不容易被磨断,所以寿命大大延长。

  充气轮胎缓和了汽车行驶时所受到的冲击,并衰减由此而产生的振动,以保证汽车有良好的乘坐舒适性和行驶平顺性;保证车轮和路面有良好的附着性,以提高汽车的牵引性、制动性和通过性,称其“为汽车穿上了耐克鞋”一点不为过。

  20世纪30年代是汽车设计的黄金年代。这一时期,随着空气动力学的发展,汽车造型发生了根本性的变革,克莱斯勒公司的“气流”车就是其中经典之作。

  减小空气阻力 流线型让汽车动感十足

  早期汽车的厢式造型因阻力大,严重制约了汽车速度提升。因此人们开始降低车的高度以减小空气阻力;然而随着车顶高度的降低,前窗不断变窄,影响前方的视野,乘员感到十分憋闷。后来转而通过提高功率的方法来克服空气阻力,将发动机由单缸变成四缸、六缸、八缸;但由于汽缸一列排开,发动机罩也随之变长,效果并不理想。

  20世纪20年代末期,美国克莱斯勒汽车公司的工程师比尔到密歇根的休伦湖空军基地度假时,军用机快速的编队飞行给他留下深刻印象,他嘀咕道:为什么汽车不能设计成飞机这样的流线型呢? 很快,比尔和同事建立了一个风洞试验室,用来测量汽车模型的风阻。

  在对各种各样的木制车模进行测试时,比尔惊奇地发现,将普通厢式造型的汽车模型掉过头来,使车尾面向气流,则空气阻力明显减小。于是他们模仿齐伯林飞艇的形状——前面有较大的椭圆形横截面、沿艇身纵向越往后横截面越小的水滴状造型;将车身制成流线型,最高车速可达162公里/小时。

  此后,美国密歇根大学的郎依教授也对不同形状的汽车模型测量了空气阻力系数,证实流线型后辈的车型与方方正正的车型相比,空气阻力可减少1/2;若将汽车前端也制成流线造型,则空气阻力可再次降低近1/2。

  这一研究成果很快运用到汽车生产中。1934年1月,克莱斯勒公司的第一辆“气流”车公之于世。这是一辆全新的汽车,外型从方型到流线型,以往独立布置的前翼子板、头灯全都融入了车身,进一步减小了空气阻力;瀑布状倾斜布置的水箱通风罩栅,使得流线型车身更显流畅;承载式车身结构使车身降低,减轻重量,增大了空间利用率,更加舒适。

  在随后犹他州平坦的盐面上举办的一次竞赛中,“气流”接连创下了72项新的速度纪录,其中包括157公里/小时的最高时速,以平均150公里/小时的速度持续行驶800公里,以平均135.6公里/小时的速度持续行驶24小时、行程超过3256公里。

  “气流”的出现,为后来更漂亮的“甲壳虫”等流线型汽车奠定了基础;更重要的是,它让汽车更加轻盈舒适,行驶更加快捷稳固。

  人们不堪忍受后轮驱动相对高的装配和制造成本、相对狭小的室内空间以及不断的故障等缺陷,因此,前轮驱动在速度和安全的碰撞中应运而生。

  前轮驱动 速度和安全的激情舞会

  20世纪30年代前,人们一直驾驶采用后轮驱动的汽车。由后轮带动前轮转动实现车辆的行进,牵引力小成为很大的问题;车身稳定性较差,尤其是满载乘员时,这种现象更被突显;当驱动的后轮在转弯时开始打滑,后轮就会无预警地突然转变为转向过度,造成180度或更大的回旋。

  这时候,法国的雪铁龙开始思考:如何才能让汽车更加安全便捷地行驶?

  1912年雪铁龙去美国旅游,随后目睹了泰勒研究和科学化生产组织使福特大幅度降低“T”型车的生产成本。回国以后,他向众人夸下海口:“以后要每天生产100辆汽车!”

  开始人们认为他是痴人说梦话,没想到自1919年他在欧洲率先批量生产A型车以后,产量迅速提高,到1923年,日产量已达200辆,到1924年,日产量则达300辆,雪铁龙成为了欧洲的成功汽车厂家之一。1924年7月28日雪铁龙汽车公司正式挂牌成立。

  1933年,雪铁龙聘请了一位年轻的工程师勒菲布尔。这个年轻人极具天赋,仅用13个月的时间,就制造出一辆具有变革意义的车子——一款采用了前轮驱动、无底盘的车身结构、通过扭杆实现单轮减振以及液压制动等技术,名叫TA的前轮驱动汽车。这些技术之前都有人采用过,但从未集中在一辆汽车上,并且成批生产。

  前轮驱动看起来比后轮驱动方便多了。它没有通过驾驶舱下面的驱动轴,也不用制造后桥壳,变速器和差速器被装配在一个壳体中,这样所需的零部件就更少;这种系统还可让设计者更方便的在汽车底部安装其他部件,比如制动系统,燃油供给系统和排气系统;同时在制造和安装方面也便宜得多。

  “它是这样的新,这么大胆,这么有创意,这么与众不同,称其为轰动性再恰当不过了。”尽管这个车看起来并不新鲜甚至有些老掉牙,但是目睹了汽车制造的安迪仍然惊喜地喊道。

  前轮驱动系统让汽车功能更加简化,同时普及了家庭车的技术。与传统的前置后驱动相比,前驱动车取消了纵贯车身前后笨重的传动轴,减轻了车重,车身地板高度可以降低而且平整,有助于提高高速行驶的稳定性、加速性、制动性和燃油经济性;而前轮驱动汽车的驱动轮承受着发动机和驱动桥的重量,可以增加驱动轮的附着力,这对于在湿滑路面上行驶的汽车将会有很大的帮助;另外还拥有相当大的室内空间,驾驶室内不会因为有驱动轴通过而有一个大的凸起。

  这种汽车的设计方案即使在60多年后的今天也没有过时。在许多警匪电影中,这种由于性能可靠而被用作逃跑的车辆,被人称为成功的“强盗车”。这种车除了个别地方作了一些小修改外,连续生产了25年,直到被安德烈·勒费弗尔设计的第二种汽车,即雪铁龙ID/DS型汽车所取代。

  自1960年代3点式安全带面世以来,至今已有长达1000万公里的安全带被装进全世界超过10亿辆汽车内,长度足以绕地球赤道250圈,或是往返月球13次之多,被称为世纪最伟大的交通救生装置恐怕一点也不为过。

  三点式安全带 比比基尼更重要的发明

  随着日益增长的全球汽车保有量,汽车交通事故的数目也在触目惊心地增长。每年汽车碰撞事故造成了40多万人死亡和1200万人受伤,人们已经无法忍受在恶劣的环境中驾驶“漏洞”百出的汽车,最早的汽车安全意识开始萌芽。

  1902年5月20日,在美国纽约汽车竞赛中,一位叫沃尔特·贝克的工程师驾驶了一辆鱼雷牌电动汽车。他在座位上钉上了一根带子套在身上以防不测。竞赛开始后,正在高速飞驰的“鱼雷”碰到一根露出路面的钢轨,腾空而起闯入人群,当场压死2人,伤数十人,可贝克却安然无恙。然而当时并没人注意到这个奇迹。

  1958年尼尔斯·博霍林加盟沃尔沃汽车公司后,着手研制汽车安全带。

  此前,沃尔沃已将双点式安全带安装在其汽车的前排座椅上,但这种对角线式的安全带达不到公司所制定的安全标准。事实上,这种被交叉绑在人体上的安全带固定在座椅后面,并在腹部用搭口锁定,不仅在高速撞击下无法阻止人体活动,而且搭口所在的位置也十分别扭,会造成对人体器官的伤害。

  因此,博霍林设计汽车安全带的基本着眼点就是:安全带应能同时跨过腹部以下部位并横跨在肩部,它应处于从生理角度衡量是正确的位置,即应该横跨在骨盆和胸腔之上,而且应该通过一个位于座椅一侧的低位固定点协调其所发挥的作用。这意味着安全带的几何形状应该是一个水平放置的V字,并可在张力作用下保持其位置不变。三点式安全带由此诞生。

  1958 年,沃尔沃为三点式安全带申请了专利,并制成名副其实的安全带。第2年,沃尔沃在其P120型和PV544型汽车上配置三点式安全带。大约40年之后,沃尔沃的交通事故研究小组发现,推出三点式安全带以来,共挽救了100万人的生命。

  不过在当时,安全带仍然没有打开市场。1967年,博霍林在美国发表了《28000宗意外报告》,当中记录了1966年瑞典国内所有牵涉沃尔沃汽车的交通意外,数字清楚显示,3点式安全带不但能够保住性命,更能在超过半数的个案中,减低甚至避免乘客受伤的机会。

  该报告遂成为世界各地有关汽车安全带立法的重要游说工具,特别是在依然顽固的美国。其时美国国家高速公路安全局的赫顿(WiLLiam Haddon),早已积极争取在车厢内安装安全带,及至博霍连的报告出现,美国第一条关于安全带的规定终于在1968年出现。

  正是汽车的安全装备,将无数人从鬼门关拉了回来。从轮胎和刹车技术的进步,到侧撞保护和安全气囊,直到今天的辅助驾驶系统,汽车安全已经从物理领域转向电子领域,并经历了无数次的更新。在驾驶者的安全得到有力保障后,保险业的紧张神经也开始松动。

  如果把一辆车比作精密的人体,除了动力源泉的心脏——引擎和传达指令的中枢神经——变速箱外,最重要的显然是它的骨骼骨架——底盘、悬挂系统。

  独立悬挂 让人舒服得想睡觉

  最初的汽车都将发动机安装在车的后方,整个车身重量分配不够均匀,人们的驾驶感受并不愉悦。

  在世界博览会上看见展出的戴姆勒车后,两名法国机床制造者——帕哈德和莱瓦塞灵机一动。1891年,他们试着把双缸引擎放在前面的方形车罩下,使重量分布均匀,从而改善了转向轮子与道路的附着力,而引擎则通过磨擦离合器和滑动齿轮驱动车子,后轮用比皮带优越的链条进行,传输功率更有效。

  1892年,帕哈德的儿子希普莱特驾驶父亲设计制造的汽车,从巴黎前往尼斯,取道路易十四时期铺筑的石子路,小心翼翼地用二档速度行驶。汽车最高档车速每小时8千米。希普莱特用了8天时间到达尼斯,一路上许多显要人物都纷纷要求他出让汽车,其中包括梅格陵堡迈克尔大公夫人和一大帮英国人。

  这一切,被安迪尽收眼底。他见证了悬挂系统的起源,也是汽车最初的非独立悬挂。

  然而,这种结构简单、成本低廉的悬挂很快就出现了问题,由于是用一根杆件直接刚性地连接在两侧车轮上,一侧车轮受到的冲击,振动必然要影响另一侧车轮,因此操纵稳定性及舒适性表现较弱,同时由于左右两侧车轮的互相影响,在转向的时候发生翻侧的几率增加。人们开始探寻让驾驶更为舒适的办法。

  1898年法国制造的一种车最先把独立悬挂装在车上。这种悬挂车的前轮并不用轴互相连接,而是可以各自弹跳,因此可以在凹凸不平路面上独立上下活动,驾驶员会感到舒适平稳。

  1928年的一天,法国人佩夸尔在一辆蒸汽牵引汽车上让两个前轮分别与车架弹性相接。由于采用这种独立悬挂系统的汽车两侧车轮独立与车身相连,因此当一侧车轮受到冲击、振动时,可以通过弹性元件吸收冲击力,不会波及另一侧的车轮,增加了行驶的平顺性、安全性;前轮采用独立式悬挂,可以使发动机的位置降低和前移,整车重心得以下降,提高了汽车的行驶稳定性;同时,独立式悬挂中广泛采用较软的螺旋弹簧来做缓冲元件,所以乘驾舒适性也比较好。

  从此,这项技术被广泛应用到现代汽车上。它能将车轮所受的各种力和力矩传递给车架和车身,并吸收、缓和路面传来的振动和冲击,减少驾驶室内噪声,以及保持汽车良好的操作性和平稳的行驶性。另外,悬挂系统能配合汽车的运动产生适当的反应,保证操纵不失控。

  事实上,随着现代汽车技术的发展,整车悬挂已由独立悬挂衍生出麦弗逊、双叉式等繁多的种类。因为能最大限度地发挥轮胎抓地力从而提高整车的操控极限,多连杆悬挂正成为高档轿车的后悬首选,代表了真正高档车的风骨。不过,想要汽车的操纵性能更高,还有赖于悬挂系统的进一步开发。

  汽车防抱死制动系统ABS(Antilock Braking System)能充分发挥轮胎与路面的潜在附着力,最大限度地改善汽车的制动性能,以满足行车安全的需要,就像为行车戴上“保险套”。

  ABS防抱死制动系统 为汽车戴上保险套

  包括安迪在内的很多人都会碰到这样的情况:汽车直线行驶过程中突然紧急制动,车轮抱死,车身却仍然向前滑行,轮胎和地面之间发出吓人的摩擦声,汽车最后终于停了下来。

  随着行驶速度的提高,制动时车轮抱死拖滑成为行车安全的重大隐患之一。造成侧滑的根本原因是,汽车在紧急制动时,车轮轮胎与地面的滚动摩擦会突然变为滑动摩擦,轮胎的抓地力几乎丧失。此时的驾驶者即便扭动方向盘也无济于事。

  早在1928年,就有人提出防抱死制动理论。30年代,机械式防抱死制动系统开始在飞机上获得应用。飞机对制动时的方向稳定性要求高,而ABS的价格占飞机总价格比例较小;同时机场的场面条件简单,尾部导轮可以精确测量机速,从而可获得正确的滑动率,实现精确控制,因此ABS在飞机上的应用取得成功,普及率很快上升。

  进入1950年代,汽车防抱死制动系统受到较为广泛的关注。福特公司曾于1954年将飞机的制动系统移植到林肯轿车上;凯尔塞·海伊斯(Kelse-Hayes)公司在1957年时将称为“Automatic”的防抱死制动系统进行了试验研究,研究结果表明防抱死制动系统确实可以在制动过程中防止汽车失去方向控制,并且能够缩短制动距离;克莱斯勒公司在这一时期也对称为“Skid Control”的防抱死制动系统进行了试验研究。

  然而,这一时期的各种防抱死制动系统采用的都是机械式车轮转速传感器和机械式制动压力调节装置,获取的车轮转速信号不够精确,制动压力调节的适时性和精确性也难于保证,控制效果并不理想。同时,装用ABS的轿车在光滑路面制动时虽然提高了其稳定性,但在不好的路面上制动时,制动距离较一般制动系的汽车长,加上体积大、价格高、销路有限,制动厂家终于停止了ABS汽车的生产。

  1970年代后期,数字式电子技术和大规模集成电路的迅速发展,为ABS系统向实用化发展奠定了技术基础。博世公司在1978年首先推出了采用数字式电子控制装置的制动防抱系统——博世ABS2,并且装置在奔驰轿车上,由此揭开了现代ABS系统发展的序幕。

  进入1990年代,ABS 发展越来越快,到1995年,轿车中装有ABS的比例,美国、德国、日本分别高达55%、50%和35%;货车装有ABS的比例分别为50%、50%和45%。

  最初的燃油喷射系统不断蔓延、薪火相传,成为现代社会集高科技、高精密度于一身的微机控制型汽油喷射系统。

  燃油喷射系统 动力从此澎湃而出

  要使汽车持续不断的行驶,必须不间断地向发动机供油、送气,使它们恰当地混合,燃烧完还要使废气能顺利地排出——这一切需要一个不可缺省的部件,就是化油器。

  直到上世纪60年代,汽车用燃油输送系统绝大多数仍采用构造简单的化油器。然而,传统化油器存在容易气阻、结冰、节气门响应不灵敏等现象,同时在多缸发动机中供油不匀,容易引起工作不稳,不利于大功率设计。

  为了弥补这些缺陷,上世纪30年代,汽油的喷射系统就在开始航空发动机的研发中被作为研究对象。在1945年二战晚期,开始应用于军用战斗机。它充分消除了浮子式化油器不能完全适用军用战斗机作战情况的缺陷,但由于受到当时社会生产力、生产工艺的制约,制造成本非常高,因此最初只能应用在数量很少的赛车上。

  1953年,美国奔第克斯 (Bendix)首先开发了电子喷射器(Electrojector),开创了电控汽油喷射的先河。然而,这一时代的发动机制造商都在强调发动机输出功率的提高,所以对空燃比的控制精度也比较低。

  随着电子控制技术的发展,电子燃油控制的各种优点在人们眼前优雅地展现出来:各种精细的补偿功能、良好的空燃比控制性、灵敏的节气门响应性、高功率的输出。尤其随着汽车数量日益增多,汽车废气排放物与燃油消耗量的上升不断困扰着人们。人们亟需一种能净化汽车排气,节约燃料的新技术装置,去取替已有几十年历史的化油器。

  1967年,富有远见的博世公司在美国奔第克斯专利的基础上,推出了速度密度型的D型电控汽油喷射装置。这种D型汽油喷射装置已经具有现代电子汽油喷射的全部要素,是现代电子汽油喷射的先驱。从此,博世的名字开始和整个柴油系统领域的所有重要技术革新联系在一起。

  博世公司在发明D型汽油喷射装置后的6年,又开发了质量流程式L型电子控制非连续喷射和K型机械式连续喷射。由于设计合理,工作可靠,这两种装置广泛为欧洲和日本等汽车制造公司所采用,并奠定了今天电子控制燃油喷射装置的雏形。

  获得成功的博世并没有浅尝辄止。1981年,其又开发了 LH型电控燃油喷射系统。“H”是英文“HOT”的第一个字母,这种系统最大的特点就是采用热线式空气流量计,因为体积小,进气阻力小,所以能更精确地控制燃烧比,有效提高发动机的动力性和经济性、改善发动机排放。随后,K型汽油机械喷射在1982年又发展为KE型——机电组合型机械燃油喷射,KE型中E字则代表电子控制。直至现在,大街上行驶的奔驰129、126系及奥迪1OO等车型仍在使用KE型喷射。

  电控喷射系统革命发生后,柴油发动机的应用范围在一步步扩大,原来为汽油机所统治的轿车行业呈现出明显的“柴油机化”趋势。

  

  新型动力的适时出现,犹如诺亚方舟,让人们从危机中看到无限希望。只是这些新型能源驱动汽车真正驶入世界、驶入普通家庭,究竟还有多长的旅程?

  新型动力 汽车的洁净外衣

  2005年4月1日,一批喷涂着亚光迷彩色的雪佛兰Silverado皮卡在安迪身前经过。

  这批皮卡是通用汽车公司专门为美国军方开发的新型战术车辆,全部是使用氢燃料电池+柴油机的混合动力汽车。据美国军方提供的数据显示,这种混合动力汽车可以极大地减轻车辆对于后勤油料保障的依赖。

  随着汽车保有量在不断地呈现上升趋势,石油等资源却捉襟见肘,吞下大量汽油的车辆还不断排放着有害气体和污染物质。解决之道不是限制汽车工业发展,而是开发替代石油的新能源。目前,汽车新能源动力系统包括电动、待用燃料、新一代内燃机(包括汽油机、柴油机) 、混合动力、燃料电池等五种。

  电动车方面因动力弱、充电周期长、旧电池二次污染等问题较难解决,只能在小范围内适用,国外一些整车厂如通用、福特已放弃电动车的研发。

  代用燃料的生物乙醇是一种可再生能源,主要从农作物中提取。与汽油不同的是,生物乙醇在燃烧时释放的二氧化碳要少得多,但对现有汽车的燃油系统有腐蚀作用。

  混合动力车在提高效率、降低排放方面很有优势,不过一些汽车厂商认为混合动力车的造价太高,比同类型传统燃油汽车成本高出约30%,除非油价高得离谱,否则混合动力汽车难有太大的市场号召力。

  这种情况下,氢燃料电池技术成为全球业界所公认的、能实现可持续发展交通的最终解决方案。事实上,氢动力的废气污染接近于零,完全不排放二氧化碳,能效比汽油车提高近4倍,很少需要维修;且在猛烈的撞击下甚至储氢罐破裂时,氢燃料车都不会引起大火,使用过程更加安全——因为具有无污染、可再生和重复利用等优点。

  1997年,美国原克莱斯勒公司宣称研制成功新型燃料电池汽车,所用燃料就是直接从汽油中提取的氢。实验证实,使用氢燃料电池的汽车排放的碳仅为常规内燃机的30%,造成的大气污染仅为内燃机的5%。

  进入20世纪90年代,越来越多的国家将开发氢能列为重要新能源项目。不过,对于汽车厂商来说,氢的保存大成问题;氢燃料电池要走上商业化道路,高昂的成本是更大的阻碍。

  汽车新型能源动力的出现让原有的基于内燃机的技术壁垒变得毫无意义,也意味着巨大的市场机会。不过,几乎没有一家汽车巨头是把宝全部押在某一个技术方向的,除立足长远目标持续投入研发外,中短期的市场需求也是他们所看重的——因为这将决定未来谁能掌握多少主动权。

  “铃铃铃……”伴随刺耳的闹钟声,安迪在一身冷汗中惊醒。

  究竟是和他一直向往的“惊情百年”一样,在时空中痛快地游走了一圈,还是仅仅南柯一梦?安迪已经分不清了。

  但他清楚地意识到:没有一个社会可以拒绝汽车,正如没有一个社会可以拒绝未来时代。

  就像1900年《底特律新闻论坛报》对汽车发展的预言:“在世界历史的每个决定阶段,总是有一些呼声,有一些旋律代表着当时占主导地位的力量。及至现在,底特律的大街上终于听到了含有这种最新最完美的力量的声音,汽车以40公里时速向前奔驰的声音——你听到这种最新的声音越早,你接触人类文明的最新呼声也就越近。”

(责任编辑:陈中)


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