【汽車基礎教室】有換檔的必要嗎？( 一 )
記者：文/sutl 2002-10-28 | |
曾經在網路上看過這麼一則文章：『要尬車就要買自排的，手排車要加速還要先退檔，既麻煩又會錯失先機，不像自排車只要油門踩下去，車子就會衝出去…』
話說好像是十八世紀的英國吧？有一個叫Watt(瓦特)的小孩子，無聊到去研究水壺的水燒開時，會把水壺蓋推開的現象，到長大後發明了蒸汽機(1781)，從此人類就進入了工業時代，這是台灣教科書說的。
但實際上，瓦特並不是蒸汽機的發明人，蒸汽機的發明人為蘇格蘭鐵匠紐可門，他於1705年發明蒸汽機，之後世界各地就有少數在運轉的蒸汽機，但並不實用(可以挖煤)。1763年，機械技師Watt接到一台紐可門蒸汽機的維修案，開始對蒸汽機感興趣，經過約20年，將蒸汽機改良至實用，並推廣到世界上，所以很多人才會以為蒸汽機是瓦特發明的。
而現代內燃機引擎的連趕與曲軸的祖先，也是從瓦特為了讓紡織機也能使用蒸汽機做動力，將紐可門的單方向往復式蒸汽機，改良為旋轉式蒸汽機而來的。不過西元前720年的埃及就有蒸汽機了，所以紐可門也非蒸汽機的原始發明人，而是改良者。沒想到蒸汽機從發明到實用，竟歷經了2500年！1679年還有人研究蒸汽機時，反而做出烹調用的壓力鍋？
瓦特蒸汽機發明後，各行各業都相繼採用蒸汽機來增加生產力。到了19世紀，英國人Stephenson(史蒂芬生)於1814年發明蒸氣火車頭，1825年落地啟用。從此，人類的活動範圍就擴大了。聽說在火車發明之前，一般人一輩子的生活範圍不過20km，除非遇到什麼災難。
外燃機vs內燃機
▲這顆四行程引擎誕生於1885年，就是BENZ第一部車用的引擎。
蒸汽機是採用外部蒸氣推動的系統，而蒸氣也是由外部的鍋爐所加熱而來，所以被歸類為外燃機。外燃機與現代的引擎，也就是內燃機，在動力輸出的表現上有很大的不同。各位看看蒸氣火車，其實它的連桿與曲軸就曝露在外，那個大鐵輪就是曲軸，也就是說，蒸氣火車不需要變速系統。因為，蒸汽機是屬於定馬力系統。
蒸汽機的動力，其實就是鍋爐內蒸氣的壓力，當然你要說是馬力也是說得通的。也就是說，你燒出了多少壓力就是多少馬力，與輪子轉幾轉無關。所以在火車起步時，輪子轉速極慢，於是壓力不斷的送往活塞，使活塞的壓力增大，經過連桿傳到車輪，此時車輪就有超大扭力可以起動。而在火車高速運行時，因為活塞運行極快，因此累積不了多少壓力，所以扭力就很小，最後扭力與風阻達成平衡，火車的極速就到了。在美國的紀錄，蒸氣火車時速可達250km/h，比自強號快多了。
但是，蒸汽機若要有力，體積都蠻大的，故不適合用於無馬馬車上，所以大家都說Daimler與Benz於1887,1888年做出來的四輪車及三輪車，才是現代汽車的始祖，而最早在1679年清國的的蒸氣車就沒人理了。
Daimler與Benz的車使用的都是內燃機，一種體積小，卻可發出強大動力的機器(1/2hp)。當然，現今的車輛都是使用內燃機引擎，其特色為轉速越高動力越大，致命傷為不能在極低速下運轉，也無法自行啟動。所以必須有可分離接合動力的裝置(離合器)，必須要手搖旋柄啟動(現用啟動馬達)，而轉速越高動力越大的特色，與實際需要完全顛倒，故要有變速裝置，以滿足起步與極速的需求，所以汽車一發明，就至少會搭配兩個檔位來用。不過，大家還是用內燃機，只有它才塞得進自用車內。這就是手排車的由來啦！
