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第3章 汽车的发展(3)

卡尔·奔驰于1886年发明的第一辆汽车上没有安装任何喇叭,在其之后的几年时间里,各厂家生产的汽车也都没有安装。因为大家觉得安装喇叭是多余的:汽车的最高速度尚不及人跑动的速度,而发动机发出的巨大轰鸣声却足以传出1千米以外,没有哪位行人会在汽车来到近前时无动于衷。

后来,随着排气管消音技术的不断完善以及汽车速度的逐渐提高,人们开始采用种种提醒行人避让的方法以避免交通事故的发生。继直接呼叫法、脚踏响铃法、直筒喇叭呼喊法……之后,发明了橡胶喇叭,驾驶员只要用手不停地捏放橡皮球,喇叭就会发出“嘎、嘎……”的响声——这有点类似于今天童车上安装的小喇叭。

1908年,美国洛厄尔·麦康纳东公司发明了以干电池为电源的喇叭,开创了汽车喇叭的新时代。

今天的汽车喇叭种类繁多,按所用能源分,有气喇叭和电喇叭;按外形分,有长筒形、盆形、蜗牛形;按安装数量分,有单音、双音、三音。可谓五花八门。

由于世界范围内汽车保有量的急剧增加,汽车喇叭的声声高叫已经变成了令人生厌的噪音污染,严重危害着人们的身心健康,为了还给人类社会一片宁静的天地,除了交通管理部门在闹市区禁止使用气喇叭及高分贝的电喇叭以外,人们还发明了音乐喇叭(以悦耳的乐曲代替单调的鸣响)、语音喇叭(以温柔地提醒代替粗暴的吼叫——“对不起,请靠边!”、“汽车将右转,请你注意!”)等新型喇叭。这些新型喇叭的广泛应用,给人们带来了全新的感受。

二、倾斜式方向盘

1896年以前,汽车上安装的转向装置都是垂直手柄式的。其实,早在1872年,英国人就曾把方向盘安装到煤气机上,只不过整个转向系统结构形式是垂直式的。操纵这种高踞在垂直转向柱上方的方向盘,要求驾驶员的手臂必须伸直,因而操作起来十分困难(尤其是对小个子驾驶员来说)。不过,由于当时的汽车速度较低,因而,这样的转向器还能够得以维持使用(其实是因为还没有找到更为合适的转向装置)。也许正是因为这个原因,许多人宁可使用转向手柄,也不去使用这种形式的方向盘。

1897年,在戴姆勒的汽车厂里,工人们正在组装一部汽车,当时这部汽车所采用的转向系统就是垂直式的结构。当工人们从别处将车身吊运过来时,吊环突然松脱,车身坠落下来以后正好压在转向柱上。事故排除后,人们发现转向柱已被压弯了。正当他们想重新换一根直的转向柱时,一个工人却意外地发现被压斜的转向柱与手臂之间的位置变得比原来更合适了,转动起来十分方便。他惊喜的喊叫引来了工厂的工程师,经他们的现场试用及以后的重新“加工”,倾斜的方向盘被正式采用。1900年,戴姆勒汽车公司制成了世界上第一辆装有倾斜式方向盘的汽车。后来,这种形式的方向盘被广泛采用直至今天。

三、化油器

化油器的历史比汽车的历史还要早20多年。1861年,

德国人奥托研制成功了世界上第一只化油器,只不过这只化油器是用于当时的煤气机上的,作用也是充当一个调节阀使用。

化油器,根据英文单词(Carburetter)的字面含义理解,有加碳和碳化的意思,所以,有时人们也将其称之为增碳器。用于煤气机上的化油器,在机体上设有煤气进口和空气进口,在其内部完成煤气与新鲜空气适当混合的过程。由于受煤气机碳素燃烧理论的影响,当时的化油器也叫增碳器。

汽油被大量使用以后,原来用于煤气机的化油器不再适用,人们不得不寻求另外的结构形式。在寻求新型化油器的过程中,先后有“表面蒸发式化油器”和“灯芯式化油器”问世。前者是在化油器的圆筒内放置汽油,将热空气送入其液面之下,利用热空气的加热作用使汽油完成汽化过程(所以化油器在过去又称“汽化器”);后者是利用灯芯的作用将汽油从容器内吸出,靠流动的热空气将其带入发动机的气缸。毫无疑问,无论是“表面蒸发式化油器”还是“灯芯式化油器”,都无法满足发动机转速大幅度提高对汽油的大量需求,这成为了限制发动机转速提高的最大障碍。

美国人杜里埃也在为此而苦思冥想:要想提高发动机的转速,必须及时地向发动机气缸内供应足量的汽油与空气的混合气!可是,怎样才能将混合好的大量汽油供入气缸呢?就在他束手无策之际,妻子往头上喷洒香水的动作一下子启发了他:瓶中的香水相当于发动机中的汽油,妻子按动香水瓶喷口而引起的空气流动相当于发动机的进气,既然因手按而产生的较高速度流动的空气能将瓶中呈液态状的香水均匀地“吸出”并“吹散”,那么为什么高速运转的发动机的进气不能将汽油“吸出”并“吹散”呢?!基于这一认识,杜里埃于1892年发明了喷雾式喉管化油器。但最先在汽车上采用这一技术的人却是德国人戴姆勒。

喷雾式喉管化油器在汽车上使用了上百年,为汽车的发明、发展做出了杰出的贡献。

四、汽车大灯的发展历程

据说,世界上第一个汽车大灯是一个农民的手提油灯。1896年秋的一天,一位美国人驾驶着汽车在漆黑的旷野里迷了路,一位农民用手提油灯照明引导他回了家。这样,那位农民就成了第一个汽车“前照灯”。

基于上述故事,有人想出了一个办法:给驾驶员提供可拆卸的立式手提油灯,将其安装在镀银反光罩里,行车时用来照明前方,修车时则用来照明作业。

由于油灯容易被风吹灭,加之亮度有限,因此法国人从1907年开始在汽车上装用乙炔灯,大大改善了照明条件。

1898年出产的美国哥伦比亚号电动汽车在采用电力驱动汽车前进的同时,也将其用来作为汽车前灯和尾灯的电源。至此,电与汽车照明才算发生了联系。1911年,美国人将钨丝电灯正式应用于汽车照明。不过,那时的汽车大灯只有固定的光照,无法变光,所以会车时有些晃眼。为克服该缺点,1915年美国导航灯具公司设计生产了可以在垂直方向转动的降压调光式前大灯,不过,会车时驾驶员必须下车搬动夹紧装置才能实现变光。

当1925年导航灯具公司推出双丝灯泡后,降压调光大灯自然就被淘汰了。因为在双丝大灯上,远光和近光的调节只需通过装在方向盘上的开关即可实现,无需驾驶员下车调整。为了尽量少分散会车前驾驶员的注意力,美国通用汽车公司于1926年将调光开关移到了汽车地板上。由于这一方案具有无与伦比的优越性,各汽车公司纷纷仿效。不过,随着道路状况的改善及中央隔离带的普遍采用,50年以后变光开关又重新回到了方向盘上。

为解决进入反射镜的灰尘影响反光效率,因而无法适应车速已达55千米/小时的夜间照明要求,美国于1940年设计制造了封闭式汽车大灯(亦称真空灯)。但随后不久,由于“最大眩目值”法规的实施,汽车照明技术在美国就停止不前了。

到了50年代,为了既照顾车速日益提高的汽车照明要求,又不影响车身造型,有些汽车公司开始采用四个大灯的照明布置。虽然四个大灯不会比两个大灯的照明远多少距离,但由于可以采用较小尺寸的大灯,因而极大地方便了汽车前部轮廓的造型,有利于减少空气阻力。

1962年,在法国勒芒举办的汽车大赛上,欧洲赛车采用的卤素大灯的发光效率是真空灯的150%,引起了众多汽车厂家的注意。目前,大多数汽车都采用了卤素大灯。

随着汽车技术的进一步发展,目前广泛应用的白炽灯已很难满足汽车的使用要求了:首先,它的体积几乎已小到了极限,要想提高光照强度只能通过提高灯丝工作温度的办法来实现,但这又受到灯丝熔点的限制。其次,白炽灯发光效率很低,约有80%的输出浪费在红外光谱的热损耗上。因此,各国的汽车照明专家们均在加紧研制新型光源。

这样一种汽车照明构思——中央光源照明系统是鼓舞人心的:利用一个大功率的高照度弧光灯作为整个照明系统的中央光源,再用光缆将光线传导到汽车任何需要照明的地方,用以代替原来几十个照明灯泡。如果美国通用电气公司上述构思能够实现的话,将彻底改变汽车照明的概念:其一,有利于汽车的造型设计,可以改善汽车的空气动力性及装饰性;其二,有利于节省汽车电能,该系统所耗电能只相当于两只卤素大灯,但却可以代替全车大小几十个灯泡的照明,节省的电能可供给其他电器装置;其三,中央光源与目前广泛采用的白炽灯照明系统在价格上相差无几,原因是通过节省装配费、导线费等降低了成本。据研制者称:中央光源系统将在21世纪初投入实际使用,如能实现的话,我们的汽车将会在更加明亮的21世纪高速公路上奔驰。

五、汽车悬架的完善

对于1906年以前的汽车来说,虽然大多也安装了用于减轻振动的悬挂装置,但其作用效果却是令人不敢赞同的,以至于发生过这样一起不该发生的车祸:

1904年夏季的一天,美国一位名叫威廉·布鲁什的年轻人驾驶着由他哥哥阿伦森处借来的汽车,以近50千米的时速沿着乡间土路飞速前进。由于乡间的风光实在是太迷人了,布鲁什几乎被陶醉了。当他快速转弯时,汽车的右前轮掠过路边的水面而在泥土路的边缘压出了一道深深的印迹。此时,汽车的前轮开始剧烈地振动,严重的抖动从右前轮通过横梁传到左前轮,使得方向盘几乎无法操纵。结果,汽车因失去控制越过路边沟洼后翻倒在农田里。几个小时以后,布鲁什十分尴尬地出现在作为车主的哥哥面前,哥哥阿伦森看着自己心爱的新车受到如此严重的损伤,非常严厉地谴责了布鲁什的过失。

事后,经过认真仔细地分析故障原因,布鲁什计划设计一辆更为完美的新型汽车。

事实上,在此之前的所有汽车减振装置都存在着程度不同的缺陷。最早的减振装置是一种扁平状的单片弹簧,后来陆续出现过螺旋弹簧式、叶片弹簧式以及简单减振器式等减振装置。这些装置虽然都起到了一定的减振效果,但在高速行进中,因路面不平而引起的剧烈振动往往会使汽车方向盘失去控制,从而发生翻车事故。

1906年,经过反复试验的新型布鲁什两座轻便小汽车问世了。它安装了布鲁什最新研制成功的悬挂装置,这一装置的特点是将前轮螺旋弹簧与车轮上的减振器组合使用,同时将减振器安装在扭力杆上,以便吸收车轮的振动。这种设计方案是前人未曾采用过的,实践证明效果良好。

后来,液压减振器、空气减振器、扭杆弹簧减振器、多杆减振器、闭式空气悬挂装置等相继问世,它们为汽车的乘坐舒适性及安全操纵性做出了积极的贡献。

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