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起动机的前世今生 汽车打着火儿不容易
 

  [爱卡汽车 用车 原创]

  一般每个司机在上车以后做的第一件事儿,就是打火儿。现在,打火儿的方式简单便捷,不过汽车点火儿是一直都这么方便吗?好多动作片里,帅气的主角钻进敌人车里,掏出一堆电线,线头相碰车就打着了,这又是怎么回事儿呢?今天我们就来聊聊汽车打火儿相关的事儿,聊聊起动机的前世今生。

起动机

启动机最早的汽车生于1886年的德国,是一辆拥有单缸四冲程发动机的三轮车。那时的起动机就是手动的,而且非常简陋,很不方便。

启动机最早的起动机分几种:发条弹簧式、手摇式、爆炸式。

  手摇式起动机是以前非常常见的一种汽车点火儿装置。用手摇一个与发动机曲轴相连的曲柄,转动若干下后,发动机气缸内开始自行进行点火儿做功,从而启动整个汽车。

启动机人们用手摇式起动机启动车时容易打伤手腕。

  不过这种方式并不安全,当人在摇动曲柄时,一旦发动机启动,曲柄主动转动起来,很可能打伤人。尽管汽车设计者们为了保护驾驶者,在此方面进行了保护性设计,总归无法完全避免人们受伤。谁也不愿意启动个汽车还要冒着骨折的风险。

启动机人们对于每次启动汽车时的体力劳动也颇为头疼。启动发动机着实不是一件轻省事,这让当时许多想当驾驶者的人对驾车望而却步。

  这或许也是为什么,大家总说汽车是男人的玩具吧。在一开始,女人可能连启动车子都费劲。

启动机发条弹簧式与手摇式起动机有相似之处。不同的是,使用发条式起动机,人们无需直接摇动曲轴相连的曲柄。

  先缠绕弹簧,使能量储存在弹簧上,再利用弹簧上的能量带动曲轴运动,这是发条弹簧式起动机点燃发动机的方法。而所谓“爆炸式”,顾名思义,就是在气缸里放一点火药,火药引爆后带动气缸活塞运动,发动机也就因此运转起来了。

  慢慢地,人们开始琢磨自动起动机。打开启动按钮,起动机一旦成功带动发动机工作,便会自动脱离与发动机的连接。这样起动机既顶替了手摇曲柄的费劲劳作,也避免了手腕受伤的风险。

启动机中间这位就是工程师Dowsing。

  第一辆拥有电子打火的汽车诞生于1896年,由一位英国工程师Dowsing安装在他自己的Arnold汽车上。William Arnold & Son是英国一家申请生产奔驰车的农业设备制造公司。而这辆Arnold一直被争论可能是William Arnold & Son公司基于奔驰Velo车型制造的。Dowsing将发电机与飞轮结合在一起安于车上,既能启动车辆,又能利用飞轮上储存的能量辅助车上坡。

启动机电动起动机的正式出现是在Dowsing改装自己车后的近二十年。因为当时缺乏完善的电力系统来给汽油机的车载电池充电,所以电动起动机用了如此长的时间才发展完善。

启动机查尔斯·凯特灵正在启动汽车。

  1911年,DELCO(代顿工程实验室公司)正式在美国申请了一项车辆起动机专利。此项专利由查尔斯·凯特灵和亨利·利兰研发。此装置是基于亨利之前发明的现金出纳机原理改良而成。而那电动出纳机,也是顶替了当时手动版的现金出纳装置,成为时代的领先产物。

 

  电动起动机的出现给人们带来了许多启发和思考。由于此发明有助于提高广大汽车用户的操作便捷性,迎合了市场需要,所以被有针对性地研究和开发。

启动机此装置的重点在于,起动机会在车辆熄火状态下与发动机相连,当发动机启动后又会自动与之断开。

  这一切是靠一个踏板来控制的。装置在启动时会有高伏电压流过,如果持续运转几分钟一定会烧坏,但在启动发动机时的几秒内它是不会坏的。这种起动机于1912年在凯迪拉克上首次安装,同年,又安装在了兰彻斯特轿车上。

启动机Bendix的起动机装置设计图

  1910年,美国申请了第一个电动起动机。这款以发明者Bendix名字命名的惯性电动启动装置奠定了后来电子起动机的基础,并沿用了近半个世纪。

启动机这时候的起动机正在快速发展时期,出现了许多版本。有空气起动机、电动起动机,还有一款弹簧起动机(利用弹簧储存的能量启动车辆)。

  此款起动机最早也是安装于凯迪拉克车型(1912年版)。之所以1912年款的凯迪拉克车型如此受新起动机发明者的青睐,是因为它是当时第一款有完整电路的车型。有了完整的电路,电动起动机才能更好地使用。

启动机1920年版的福特T型车。可以看到此车还在使用手摇式起动机。

  著名的福特T型车将手动起动机沿用至了1919年。到1920年,绝大部分汽车都可以轻松地通过内燃机启动汽车了。但是手摇式起动机并没有马上被新的起动机所完全取代。直到1960年,市场上依旧有一部分车型是靠手摇启动的。

启动机1949年,克莱斯勒发明了用钥匙拧动锁芯,使内部电路连通带动起动机的汽车启动方式。后来类似启动方式被大量使用。

  有的车是在地上或者仪表上安装启动按钮,也有的是将踏板与起动机相连。当踏板踏到底时,车辆起动机会形成连续的电子回路,从而让起动机工作。有一款名叫Ferguson TE20的拖拉机,是在挡位上另设了一个单独启动汽车的挡,以防止驾驶者操作失误。在各个起动机纷纷出现的高潮之后,市场逐渐出现了一键启动装置,并且被人们广泛推广,不断沿用和发展。

启动机当时还有一项与点火儿相关的发明就是单向离合器。在单向离合器发明以前,Bendix就是用发电机带动螺旋线圈,让起动机启动,当发动机的气缸开始自行运转,相关连接的设备就会自动分开。

  电动起动机在开启时有高达几十安培的电流。没错,是几十安,这是非常大的电流,因此能持续的时间也很短。理论上此电流持续时间不能超过30秒,否则起动机会坏掉,大多数车辆的起动机在电流运转10到15秒时就会暂停10秒,让起动机的电路休息。

启动机还有一种起动机叫气动起动机,通常用于一些大型车辆,包括汽油和柴油卡车。

  它的原理是将电力启动环形齿轮的工作流程,替换成用气压带动减速齿轮,最后将环形齿轮与飞轮相连。飞轮收集气压推动传递的能量,带动发动机运转后,飞轮与环形齿轮脱离,结束点火儿过程。

起动机那么电影里的两个线头相接能点火儿又是怎么回事儿呢?

  其实很简单。我们都知道,把钥匙插进锁眼,往前拧第一下,车辆通电,但不点火儿,再往后拧,起动机才通电工作,车才点火。起动机的原理就是通过电路连通后,给起动机通电,运转起动机从而带动发动机点火的。没有钥匙的老车,如果将连通后可使车辆通电的零线和火线手动连在一起,然后再将给起动机通电的电线与它们相连,就相当于把车钥匙拧到最后打火的位置,车就能打着了。

启动机现在的车还能这么点火儿么?基本没戏。

  如今的点火儿已经不是机械地让电路相连这么简单。每一把车钥匙上都配有芯片,而车内也配有识别芯片的感应器。只有钥匙被感应器正确识别,车内的电脑系统才能给出点火信号,允许汽车点火儿。如果没有匹配的钥匙,车辆会对点火系统进行保护,这时就是找到相应的电线也没有用。

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  编辑点评:看了点火儿装置的前世今生有没有觉得很神奇呢?简单的一个点火装置,经历了从人工到电动,最后到电子的转变。汽车上的每一部分都凝结着一位又一位汽车设计者们的智慧。之后的前世今生系列,我们还将向大家介绍更多有趣的车辆知识,敬请期待吧。

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