2.2　蒸汽机汽车的发展史

按照汽车的定义，只有通过自身携带动力驱动装置的车才能称为“汽车”，因此早期的人力车、畜力车和风车等都不能算是真正意义上的汽车。最早的汽车应该从蒸汽机汽车诞生算起。

2.2.1　蒸汽机的发明

1698年英国工程师托马斯·萨维利（Thomas Savery，1650—1715）在抽气机的原理基础上，制造了第一台用蒸汽作为动力的矿用抽水机（图2.8）。高压蒸汽喷入一个金属容器中，然后用冷水冷却蒸汽，使得金属容器中产生真空，将矿井里的水抽出来。在萨维利机中，除了阀门外，机器中没有可运动的部件。在用冷水冷却蒸汽的同时，也把整个容器都冷却了，因此在下一次抽水时，又要将整个容器再加热，这就浪费了大量的热能。

英国人托马斯·纽可门（Thomas Newcomen，1664—1729）于1712年制成了纽可门蒸汽机（图2.9）。纽可门机采用了杠杆、链条等装置，利用杠杆的摇臂使吸筒抽水做功。虽然纽可门后来进行了许多改进，但基本原理仍和萨维利机一样，仍是使用喷水冷却气缸，以达到冷凝蒸汽的目的，因此，纽可门机的热效率依然很低。

真正具有实用价值的蒸汽机是由詹姆斯·瓦特（James Watt，1736—1819）在总结前人经验的基础上，于18世纪60—80年代研制出来的（图2.10）。

瓦特于1736年1月19日出生在苏格兰的格林诺克镇，幼年多病，辍学在家，由母亲教他读书写字。由于父亲的职业关系，少年瓦特看到和接触的机械较多，并对机械产生了兴趣。1757年到格拉斯哥大学当了一名修理教学仪器的技工。1763年，格拉斯哥大学从伦敦买了一台纽可门机的教学模型，运转不灵，瓦特接了修理这台机器的差事。他在修理这台机器的过程中感到，纽可门机的冷凝装置很不合理。1765年5月，瓦特决定改进纽可门蒸汽机。在翻砂工罗伯克的帮助下，瓦特设计制成了一台试验性的机器。由于这台机器采用了冷凝器与气缸分离的设计，使蒸汽机的效率大为提高。1782年，瓦特进一步改进了气缸的结构，制成双冲程的蒸汽机，这样蒸汽可以从气缸的两端分别进入气缸，由蒸汽推动活塞往复运动，彻底改变了纽可门机利用大气压力推动活塞的情况，变单动为双动。1784年为了便于速度变换，他把纽可门机的杠杆转动改变为曲轴和齿轮转动，使活塞的直线运动变为飞轮的圆运动，从而制成了能够连续转动的双动通用蒸汽机。这种蒸汽机经济、有效，获得了广泛应用。至此经过瓦特不懈的努力，现代蒸汽机就基本完成了。为此，瓦特整整花去了25年的时间，为之后一个多世纪世界工业的迅猛发展，做出了历史性的巨大贡献。

2.2.2　蒸汽机汽车的发明

真正意义上的第一辆汽车是1769年由法国军事工程师尼古拉斯·约瑟夫·古诺（Nicholas Joseph Cugnot，1725—1804）上尉建造的三轮蒸汽车（图2.11），车长7.32m，车高2.2m，前轮直径1.28m，后轮直径1.5m。车架上放置一个大锅炉，前进时靠前轮控制方向，每前进12~15min需停车加热15min，运行速度3.5~3.9km/h。1771年，古诺驾驶他发明的蒸汽机汽车在试车途中，由于操纵困难，结果下坡时撞到了石头墙上，值得纪念的世界上第一辆蒸汽机汽车就这样成了一堆废铜烂铁。这也是世界上第一起机动车交通事故（图2.12）。尽管古诺的这项发明失败了，但却是古代交通运输（人、畜或帆为动力）与近代交通运输（机器为动力）的分水岭，具有划时代意义。

古诺的尝试给后来者以极大的启发和激励。18世纪末在欧美各国，出现了一个研究和制造蒸汽机汽车的热潮，各种类型的蒸汽机汽车相继问世。

1801年，英国工程师理查德·特雷维西克（Richard Trevithick，1771—1833）将他改进设计的高压蒸汽机装在一辆大型的三轮车上（图2.13）。该车采用后轮驱动后，轮直径达2.5m。由于车身高大，开车的人和乘车的人都要费很大的劲才能攀上车去。不幸的是，在一次试车中，由于上坡时发生了故障，手忙脚乱之际，锅炉因缺水而被烧毁。特雷维西克并没有因此而气馁，他又花了2年时间重新造了一辆，车上可乘坐8名乘客，每小时能行驶9.6km。这是世界上第一辆乘用车。

1805年，美国人奥利弗·艾文思（Oliver Evans，1755—1819）首次制造了装蒸汽机的水陆两用汽车（图2.14）。这种水陆两用汽车是费城当局为了疏通费城港，委托艾文思负责制造，原来打算是制造疏浚船，不料船制成以后，因发现作业场地不在海岸边，于是不得不考虑将这艘蒸汽船运送到有港口的地方。艾文思在船底装上4个车轮，用船上的蒸汽机驱动，这样便把船运到了港口。因此疏浚船成了水陆两用车，它也成为现代水陆两用汽车的鼻祖。

1825年，英国公爵哥尔斯瓦底·嘉内（Goldsworthy Gurney，1793—1875）制成了一辆18座、车速19km/h的蒸汽公共汽车（图2.15）。这辆车的蒸汽机安装在后部，后轮驱动，前轮转向。他采用了巧妙的专用转向轴设计，最前面2个轮并不承担车重，可由驾驶者利用方向舵柄轻便地转动，然后通过一个车辕引导前轴转动，使转向轻松自如。1826年嘉内利用蒸汽车开始了从伦敦到巴斯（Bath）的、世界上最早的公共汽车运营业务，这也被认为是世界最早的公共汽车。

1833年4月22日，英国人沃尔特·汉考克（Walter Hancock，1799—1852）用制造的“进取”号蒸汽公共汽车（图2.16），开始了世界上第一个固定线路的收费公共汽车运营服务。该车可以乘载14名乘客，时速可达32km/h，营运后很受欢迎。

19世纪还是马车盛行的时代，当时的蒸汽车还是一个新鲜事物，技术尚不成熟，有许多不可避免的缺陷，如制动困难，车太重，惯性大，转向不灵敏。有时明知要减速转弯就是慢不下来，转不过去，只能眼睁睁地看着车撞上障碍物，要么就是制动太狠，轮轴断裂。更可怕的是，炉压过高，一时难以控制，经常发生锅炉爆炸事件。而且，乘坐这种车还得看天气：下雨天车上遮盖不严，道路泥泞不安全；严寒天烧水难，易熄火，行驶也慢；热天坐在锅炉边没人愿意忍受；刮风天要看风向，顺风时车尾的浓烟会把乘车人熏得喘不过气来。此外，蒸汽车的迅速发展引起了马车商人的不满，他们利用各种自己的势力使政府不支持蒸汽车，并且对蒸汽车横加指责。

以保守著称的英国人最先对蒸汽汽车发难。1865年英国议会针对蒸汽汽车专门制定出一项《机动车道路法案》，其中第3条规定，“每一辆在道路上行驶的机动车辆必须遵守2个原则：其一是至少要由3个人来驾驶一辆车；其二是3个人中必须有1个人在车前50m以外步行作引导，并且要手持红旗不断摇动，为机动车开道（图2.17）”。在第4条中又规定，“机动车在道路上行驶的速度不得超过4mile/h（6.4km/h），通过城镇和村庄时，则不得超过2mile/h（3.2km/h）。”这项法案被人们称作“红旗法”。具有讽刺意味的是，由于这条法规的实施，使得英国后来在制造汽车的起步上大大落后于其他工业国家。

这样，由于受到当时技术的限制以及来自保守势力的严重阻碍，到19世纪中叶以后，蒸汽车事业日趋衰落。到了20世纪，随着内燃机汽车、电动汽车的大量涌现和性能的不断提高，蒸汽车开始渐渐退出历史舞台。