汽車成長史

繪知堂科普館

很久以前，交通工具還沒有出現(xiàn)，人們只能依靠兩條腿跋山涉水，走上一整天最多也只能翻過一兩座山到達(dá)隔壁的村莊。

四千年前，人類馴化了馬，自此人們就可以騎在馬背上去遠(yuǎn)的城市了。馬比我們?nèi)祟惛瞄L跑步，人們走上一整天的路程，馬兩三個小時就能走完。

古代美索不達(dá)米亞的蘇美爾人在漫長的勞動中逐漸總結(jié)出一個規(guī)律：一個推不動的重物，如果讓它滾起來，人們就能輕而易舉地將它運(yùn)走。相比之下，圓形的東西滾起來更快更省力。

蘇美爾人逐漸學(xué)會用砍斷的樹干墊在重物的下面來搬運(yùn)，這種工具慢慢演變成了 “輪子”。在輪子的幫助下，人們可以完成超越人類力量極限的運(yùn)輸工作。

為了讓馬在一趟旅程中能運(yùn)載更多的人和貨物，人們將古老而偉大的發(fā)明——輪子與馬聯(lián)想到了一起：把輪子裝在木板上，再讓馬去拉動這個木板，由此演變成了馬車。

但是，人們很快發(fā)現(xiàn)一個問題：馬奔跑一整天會極度疲憊。古代的官府如果有八百里加急的戰(zhàn)報，想要第一時間傳送到總指揮部怎么辦？他們想出一個好辦法：修建驛站。

人們在重要路段修建多個驛站，信使帶著信件騎馬出發(fā)，抵達(dá)一個驛站后，可以換乘在驛站休整好的馬匹繼續(xù)趕路。這樣換馬不換人，風(fēng)雨兼程，就能將信快速送達(dá)。

馬車一直是古代主要的交通工具之一，直到1886年，德國工程師卡爾·本茨卸掉馬韁，將一個 “鋼鐵心臟”（內(nèi)燃機(jī)）安在了車架上，成功發(fā)明了世界上第一輛內(nèi)燃機(jī)汽車。

這輛車雖然靠三只“腳”走路，但是速度很快，日行百里;它性格很“溫順”，不會像馬一樣偶爾尥蹶子、發(fā)小脾氣;與馬相比它最大的優(yōu)點(diǎn)在于：只要給夠燃料，就永遠(yuǎn)不會累。

目前，汽車發(fā)動機(jī)的“主食”是燃油，只要“咕嘟咕嘟”地喝下一罐，燃料就能在汽車的“肚子”（發(fā)動機(jī)的氣缸）里燃燒，最終帶動車輪轉(zhuǎn)動。

那么，汽車行駛時，發(fā)動機(jī)里到底發(fā)生了什么呢？發(fā)動機(jī)首先打開進(jìn)氣門，向下推動活塞，讓混在一起的燃料和空氣跑進(jìn)大大的肚子里。

直到不能更擠的時候，火花塞大吼一聲，瞬間點(diǎn)燃所有燃料的“怒火”，讓它們?nèi)紵饋聿⒀杆倥蛎?，狠狠向下推動活塞?/p>

接著，活塞會被向上推動，讓空氣和燃料分子們挨得越來越緊密。

隨后，排氣門就會“開門送客”，活塞也會在慣性的作用下往上運(yùn)動，把釋放完能量的氣體順著排氣門趕出發(fā)動機(jī)的“大肚子”。

這4個行程周而復(fù)始，燃料在發(fā)動機(jī)肚子（氣缸）里一次一次地燃燒并產(chǎn)生巨大壓力，一下一下地推動活塞上下運(yùn)動，最后通過連桿把力傳給曲軸，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，最終讓車輪轉(zhuǎn)起來。

就這樣，燃油中的能量（化學(xué)能）轉(zhuǎn)變成了曲軸轉(zhuǎn)動起來的能量（機(jī)械能），進(jìn)而讓車跑起來。也正是因此，汽車發(fā)動機(jī)也叫作“內(nèi)燃機(jī)”。

在加油站，你一定還見過“柴油”的標(biāo)志 。其實(shí)，除了“喝”汽油的內(nèi)燃機(jī)，還有一種 “喝”柴油的內(nèi)燃機(jī)——柴油機(jī)。二者最大的區(qū)別就是“主食”不同。

相比于汽油而言，柴油更容易“暴走”，它感受到強(qiáng)烈的壓力就會直接燃燒，不需要火花塞點(diǎn)火。同時，柴油也很不隨和，很難將它與空氣混合起來。但是柴油的能量密度更高，適合貨車、拖拉機(jī)這樣的大型車輛。

而通常情況下，一臺內(nèi)燃機(jī)同時擁有好幾個肚 子，每個肚子的活塞最終都連向同一根旋轉(zhuǎn)的曲軸 。它們有的排成一排，組成直列發(fā)動機(jī);有的排成V 字，組成V型發(fā)動機(jī);有的面對面，組成對置發(fā)動機(jī) ;有的圍成一圈，組成星形發(fā)動機(jī)。

而利用同樣的原理，人們還發(fā)明出來了轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)。它同樣擁有進(jìn)氣口、排氣口、火花塞和氣缸等結(jié)構(gòu)，沒有活塞、連桿和曲軸，而是將三者合體成一個三角形的轉(zhuǎn)子。