世界现代前期科技史-第3部分
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发明工厂、卡文迪许实验室、拜耳实验室、巴斯德研究所等。著名的学术流
派有哥廷根学派、哥本哈根学派、摩尔根学派等。这些著名的实验室和学术
流派为科学技术的发展和学术研究的争鸣发挥了重要作用。
在科学理论的指导下，技术发明获得成功，技术改进取得突破，技术成
果又迅速投入应用，形成强大的社会生产力。这是1870—1918年这一历史时
期的一个最显著的特点。如在电学理论的指导下，电力技术迅速发展起来，
先后发明了发电机、电动机、电灯、电报、无线电等，这些技术发明投入应
用以后，使人们的生产、生活发生了前所未有的变化。有机化学的发展是如
此，炼钢技术的发展是如此，内燃机的发展亦是如此。科学技术能够产生强
大的生产力，科学技术就是生产力，在当时科学技术发达的国家不仅形成了
这样一种观念，而且成为活生生的现实。
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二、热机变革及对交通事业的促进
蒸汽机作为一种强大的工业动力机械，自 18世纪发明以来不断得到改
进，对当时的工业革命产生了巨大的作用和影响，并导致了火车和轮船的发
明。其后，在陆路和水路运输业中都迅速得到了应用。然而蒸汽机又存在着
许多难以克服的缺点，诸如效率低（热效率一般在5—8％）、速度慢、体积
大、运转笨、安全性差（时常发生爆炸）。由于其在性能方面难以取得突破，
因此不易在更大的范围推广，应用便受到了限制，因此，人们祈盼着发明理
想的热机。1859年8月29日，美国采矿工程师德莱克在宾夕法尼亚州利用
地下取盐的钻机打出了世界上第一口油井，从此，石油成为化学工业的重要
原料，亦为内燃机的发展提供了能源条件。在这种情况下，内燃机便应运而
生了。
1。内燃机的发明与发展
说起内燃机发明来，应当说首先是火炮给了人们重要启迪，甚至可以说
火炮是内燃机的雏形。最早利用火炮原理进行动力机械研究的是著名物理学
家惠更斯。由于发明内燃机的条件尚不具备，结果是尽管内燃机的设想在蒸
汽机之前，而内燃机的诞生却在蒸汽机之后。
（1）从煤气机的问世到汽油机的成功
18—19世纪随着煤炭、石油工业的发展，煤气的生成和石油的分馏使内
燃机的发明成为可能。在年燃机的发展过程中，不少国家的工程师、发明家
对内燃机的设计、改进做出了开拓性的贡献。而第一台可以实际应用并投入
生产的内燃机是一部二冲程、无压缩、电点火的煤气机，其功劳当归法国人
雷诺（1821—1900），制造成功时为1860年。虽然其热效率只有4％，但它
毕竟是一种非蒸汽动力的新型热机。其后，随着热力学理论的发展，法国工
程师德·罗沙在1862年提出了制造高效率内燃机的四冲程循环原理。这一原
理的实现是由德国人奥托 （1832—1891）率先完成的。他研制出第一台四冲
程活塞式内燃机并于1876年获得专利，1877年在巴黎博览会上展出便很快
得到推广。奥托内燃机是一种煤气机，其热效率达14％。奥托在35年中，
一直从事内燃机的研究，后来又把热效率提高到20％以上。他因此而获得了
内燃机发明者的荣誉。
内燃机在其发展过程中不断改进和完善，但其向小型化、高速化转变则
是在石油燃料出现之后，确切地说是采用汽油作燃料之后才实现的。在奥托
成功地研制出四冲程活塞式内燃机之后，他创立了德意志煤气发动机股份公
司，其合作者德国人戴姆勒（1834—1900）在奥托内燃机的基础上，改用汽
油作燃料，于1883年成功地制造出第一台现代四冲程往复式汽油发动机。其
中的关键部分是戴姆勒发明的汽化器。于是发动机的转数由煤气机的每分种
200转迅速提高到900转。1889年，戴姆勒又制成了V型双缸汽油机，用于
汽车并获得了专利。
（2）柴油发动机的诞生
在石油中的轻质部分——汽油，用来充当燃料驱动内燃机获得成功之
后，人们自然想到了石油中的重油成份。于是许多人开始研制煤油机和柴油
机。1886年，滕特和卜雷斯特曼研制成功100马力的煤油机，并用于农业耕
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作。1892年，德国机械工程师狄塞尔（1858—1913）研制成功了柴油机。这
是一种不用点火装置的压燃式内燃机。它加长了燃烧过程前的压缩过程，增
大了压缩比，使热效率大幅度提高到27—32％，取得了内燃机技术的重大突
破。狄塞尔研制的第一台18马力的压燃式内燃机，1897年在慕尼黑展览会
上一展出，立即引起了人们的注目和赞赏。狄塞尔看到自己发明的商业价值
之后，迅速申请了专利，并广为推销其发明，他还开办了自己的柴油机制造
厂，于是很快成了百万富翁。由于这种新型的柴油机还不够成熟，狄塞尔又
无暇进行继续研究和改进，于是他的柴油机制造厂所生产的第一批产品，由
于运转不良，用户纷纷退货。狄塞尔和他的柴油机一下子弄得声名狼籍，在
激烈的竞争中，不仅赔光了家产，而且负下了20万美元的债务。面对这一沉
重打击，狄塞尔悲观之极自杀身亡。此后，狄塞尔柴油机经过30年的改进才
日趋完善，并成为重型运转工具中无可替代的原动机。
（3）汽轮机的研制
在内燃机发展的同时，另外两种新型热机也在加紧研制之中。一种是蒸
汽涡轮机。另一种是燃汽轮机。蒸汽涡轮机的运动部件是转子，转子在蒸汽
反冲力的作用下发生转动，由此带动其他部件的运动。英国人查尔斯·帕森
斯（1854—1931）在1884年取得了蒸汽涡轮机的专利。这部涡轮机的转子以
每分钟750—18 000转的转速高速旋转。1889年瑞典人拉瓦尔（1845—1913）
制造的冲击式高速汽轮机的转速竟高达每分种1000030000转。由于汽轮机较
之蒸汽机具有明显的高速、强力、高效等优点，因此汽轮机成为更加理想的
热机。
燃汽轮机的结构与蒸汽轮机类似，所不同的是使用燃料，通常是用煤油
作燃料，使燃料与高压空气混合后，连续燃烧，产生的燃烧气体推动转子的
涡轮叶片转动。在燃汽轮机的发明、改进过程中，不少人为此进行了不懈的
探索，1872年德国人斯托兹第一个实际制造出具有现代特征的燃汽轮机，因
其热效率很低，并未获得应用。进入20世纪后，几经改进燃汽轮机才达到实
用阶段。由于燃汽轮机存在难以克服的缺点：热效率低、噪声大、成本高、
寿命短、污染严重，因而仅用于发电、飞机、船舶等几个有限的方面。
2。内燃机的应用和推广
内燃机发明之后，由于它和蒸汽机相比有着极大的优越性，因此很快投
入应用并迅速得到推广。内燃机的应用和推广，使生产力发生了巨大变革，
加速了社会生活现代化的进程。因此，其意义不逊于电的发现和应用。
（1）内燃机的应用和汽车工业的崛起
从内燃机能够实际使用起，人们就看到了它的发展前景，于是试图用之
驱动车辆，以代替笨重的蒸汽机。内燃机的推广使用，使交通运输业产生了
继火车之后的又一次革命。从19世纪开始，人们制出了最初的汽车，如蒸汽
机汽车、蓄电池汽车和内燃机汽车，在20世纪初形成了世界的内燃机汽车工
业。
①汽车工业的前奏曲
法国军官居纽1769年将一台蒸汽机安装在三轮车上，用来拖运大炮，同
时还可乘坐四人。这种新型的运输工具，开创了自带动力装置驱动的新纪元。
这辆用蒸汽机驱动的车子堪称为世界上第一辆汽车。此后，蒸汽机汽车一度
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得到发展，法国巴黎在1790年出现了蒸汽机公共汽车，英国城市之间在19
世纪中叶出现了蒸汽机客车。在这一期间，法国、德国、丹麦、美国都发展
了蒸汽机汽车。到20世纪初，美国汽车保有量中40％为蒸汽机汽车，38％
为蓄电池汽车，而内燃机汽车仅占22％。当时，蒸汽机汽车的技术水平正处
于优势，1906年美国的一辆斯坦利牌蒸汽机汽车，创造了当时汽车时速205
公里的世界纪录。但因蒸汽机汽车的产量小，故未能形成汽车工业。又因蒸
汽机自身的笨重、污染、使用不便等缺点，不久蒸汽机汽车便被内燃机汽车
所淘汰。
从19世纪70年代起，电力逐步取代了蒸汽机成为工业的主要能源和动
力。1873年，英国人罗伯特·戴维森研制成第一辆用蓄电池驱动的电动汽车。
随后在法国和美国也出现了电动汽车。由于电动汽车便于操纵和使用，所以
也曾有过一段辉煌发展的时期。在 1899年美国的汽车大赛中，蓄电池电动汽
车时速达到106公里，创造了当时的世界纪录。1915年，美国生产的蓄电池
汽车，年产达到5000辆。随着科学技术的发展，蓄电池汽车在竞争中亦逐渐
被内燃机汽车所代替。
②汽车的出现
1862年诞生了第一部使用雷诺煤气机的汽车。1864年奥地利人西格弗里
德·马库斯曾将一台点燃式二冲程内燃机装在一辆四轮车上。后经改进，1875
年马库斯又制成第二辆装用内燃机的汽车。1883年德国人戴姆勒在奥托四冲
程煤气机的基础上，制出一台用汽油代替煤气作燃料的单缸小型汽油机，并
于1885年11月装在自行车上，制成了第一部摩托车。同年戴姆勒又将一台
小型汽油机装在一辆四轮车上。另一位德国发明家本茨 （1844—1929）也成
功地将奥托的煤气机改为汽油机，也在1885年将其研制的单缸、两冲程汽油
机装在一辆三轮车上，成为最早的一部三轮汽车，其时速可达20公里。后来
本茨又自己设计了专门用于汽车的四冲程汽油内燃机，在技术上对戴姆勒汽
油机作了重大改进，如采用水循环冷却系统和齿轮传动变速装置。1899年英
国兽医丹洛甫（1840—1921）发明了充气轮胎，本茨迅即将其采用作为车轮，
直到这时汽车才可称之谓真正意义上的汽车了。1886年1月26日为本茨的
内燃机汽车正式取得专利的日子，为纪念本茨一生对汽车作出的贡献，这一
天被作为内燃机汽车诞生之日。
为汽车的改进作出了重要贡献的还有法国人雷内·帕哈德和埃米尔·卢
瓦瑟。他们将戴姆勒汽车改成为发动机前置、后轮驱动，通过离合器、变速
器、链条驱动差速器、后半轴及后车轮的现代汽车的雏形。法国科学院于1891
年确认该
