蒸汽机是怎么输给内燃机的？ 第1页

不是突然间，而是用一种润物细无声的过程逐渐淘汰掉的。

这里就探讨铁路吧。

第一条，蒸汽机车的保养复杂且耗费大量人工，一台蒸汽机车从完全无火到点火成功锅炉压力上涨至可运行状态，一般需要一至二小时。内燃机车经历同样的过程只需要5分钟。（而商用卡车的柴油机启动更快，钥匙一拧就着，有些新车型都不用拧钥匙，直接按engine start就行）

第二条，蒸汽机车的消耗品准备复杂，需要专门的软化水与高燃值煤，各部件需要的润滑油脂各不相同，连杆得用黄油枪上油，车轮的滑动轴承润滑脂也需要随用随补，基本上每跑几百公里就得加水上煤还打一圈油。内燃机车基本没有这么折腾的，油箱够大，保证续航里程能达到几千公里，车轮轴承就直接自封润滑，正常使用个上万公里应该没有问题。而发动机部分就只需要发动机润滑油（就是机油），只要机油量不低于特定标准就可正常使用，其他需要特意做润滑的地方很少，我能想到的无非是制动缸与传动齿轮。

第三条，蒸汽机车操纵较为复杂，需时刻关注锅炉蒸汽压力，以免过快掉压导致蒸汽生成时间过长影响行车。柴油机车根本不在乎这些，司机盯着转速注意控制动力档位就行。越到后期，需要人手越少，毕竟各种技术都往柴油机车上堆，操作也越发无脑化。

就历史来看，西欧主要工业国一开始替代蒸汽机车的其实是电力机车，甚至美国部分铁路繁忙区域也是如此。至于后来的柴电或者柴液机车，都要到二战后才有量产型号问世。柴电可以视为一台自备发电机组的电力机车，所以技术含量非常高，二战前后能有个样车跑的国家其实没几个。就比如千足虫^[1]这种玩意：

柴液还有两个分支，柴液连杆式与柴液传动轴式。连杆式的玩意二战时期确实有了，但是碍于柴油发动机的动力孱弱，一般也就是个拖拉机模样的调机，在指定站场转运车皮而已。柴液传动轴式的得等德三原地爆炸，西德的那些辣脆供应商转产了才造出实体，还引发苏联中国对照仿制的热潮，而且也没少直接用西德原厂件甚至原车。

这两样都是因为二战后柴油机技术飞速发展而出现的。苏联人拿着美国原始设计的FM38，2000马力发动机改造了一下加了点东西压榨出3000马力还大规模量产，中国人倒是也拿着那台机器压榨出3000马力，但是同一个厂子的16V240发动机可以到3000甚至4000马力，油耗也不算太过分，那就直接16V240大规模量产。美国佬则更是，EMD的567系列从1000榨到2000马力，实在榨不出更多了就换645系列，从3000多榨到4000马力，也真是费心费力。GE差不多，7FDL系列从3000榨到4400马力还犹有余力，只不过因为排放换成GEVO，12个缸干了16缸7FDL的活儿。以上的逐步改进一般是以十年二十年为单位，逐步榨干对应机型的潜力，在可靠性、维护性、操作便利性上把蒸汽机甩了老远，蒸汽机输得不冤。

当然，20世纪前半叶因为一二战急就章的关系，各主要工业国还是生产了大量的蒸汽机车，德三光BR52一个型号就造了5000台左右，毕竟这玩意还算好生产，规模效应堆起来保养成本可以接受。这种滞后效应，或者说低级点有啥用啥的烂习惯一样得等战争结束，让这些蒸汽机车逐步耗完使用寿命才能逐步替换掉。

蒸汽机车不是瞬间消失的，而是有一个逐步替代的过程。这个过程在欧美主要工业国可能是20到30年，而在我国则是近40年。个人认为的40年是指1959年国庆，四台崭新的内燃跟电力机车摆在北京算起，至90年代中后期干线全部淘汰蒸汽机车为止，而各种厂矿完全淘汰蒸汽机车，也是90年代末再往后倒20年的事情。

至于烧劈柴的蒸汽汽车，似乎并没有在一二战得到重用。既然因为战争原因大家都习惯用烧汽柴油的公路车辆，那么就证明这玩意确实有不可辩驳的便利性与经济性。

更早的工厂内作为动力源的固定式蒸汽机，则是被电力淘汰的，而且还是20世纪初就被干掉的玩意。毕竟只用电线接进工厂这一条就比要负担蒸汽机那一整套复杂的保养要有更高的便利性经济性。

参考

1. ^ https://www.american-rails.com/centipede.html

现在很多人不知道的是，从1890年代到1910年代，蒸汽机汽车，电动汽车和内燃机汽车曾经有过一段“三足鼎立”的时间，到后来才变成内燃机一统天下。至于原因，我在

里面提到过：

相比内燃机，蒸汽机（也称为外燃机）的工作转速要低得多，设计良好的蒸汽汽车即使以110公里时速行驶时，转速也只有900RPM，噪音和震动都明显更小。而且蒸汽机扭矩输出曲线要平坦得多，在各个转速有即时扭矩，所以不需要离合器和变速箱。同时尾气排放也容易控制得更低。

然而蒸汽机也具有很多问题。蒸汽机的最高效率大概只有内燃机的一半，同时虽然发动机比较小，但锅炉太大太重，而且需要驾驶员额外付出精力看管，跑不了几十公里又需要加水。最致命的问题则是热机时间太长，即使是闪蒸锅炉发明以后仍然远不如内燃机方便。因此，1900年代以后，蒸汽机汽车逐渐在与内燃机的竞争中落于下风。

里面也有：

在这样的一大批先驱的努力下，1890年代时，内燃机技术已经足够实用。但它却并没有立即取代历史更长的蒸汽机和电动机作为汽车的主流动力。虽然内燃机的最高效率比蒸汽机更高，既不需要像电动汽车一样频繁充电，也不需要像蒸汽机汽车一样频繁加水，在三者之中可谓最为皮实耐用，但它的两个突出弱点却阻碍了它拿下全部汽车市场。

首先，当年的内燃机还没有装备启动器，像最低档的手扶拖拉机一样，需要人工转动摇柄才能启动。这不但对驾驶员的体力是一个挑战，而且更糟的是，因为没有及时抽出摇柄，发动机启动后带动摇柄旋转而伤人的事故时有发生。

其次，因为内燃机的最大动力输出区间和最优效率区间都比较狭窄，是三者之中唯一需要装备变速箱的。而早期的变速箱不但操作十分困难，顿挫也非常严重。因为这两条原因，早期的内燃机汽车的受众或者十分富有，能够雇得起一个专职司机；或者兼具勇气和驾驶天赋。

但在接下去的十几年中，内燃机汽车技术不断取得重大突破，渐渐超越了两个老前辈。

1896年，英国电气工程师H. J. Dowsing发明了电启动器，并将它安装在一辆Arnold公司出产的改装奔驰Velo上。同时期也有利用气压和弹簧启动的装置被研发出来，但最后得以推广的，仍然是电启动器。1912年，豪华汽车凯迪拉克Model 30首次在量产车上装备了电启动器，这个电机同时也作为一个发电机，给车载电池充电。从此以后，电力系统也成为内燃机汽车的一部分，而不再为电动汽车所独有。而有了电力以后，很多舒适性配置也都成为可能，内燃机在人们心目中的形象也不再是以前那个脏小子了。

真正带领内燃机汽车一统天下的，则是那辆讲汽车史永远绕不过去的福特T型车。1908年推出的T型车的第一大亮点，是首次采用了基于行星齿轮组的手动变速箱。尽管T型车仍然需要用三个踏板加一个手柄才能操作，但却已经比同时期大部分没有同步器的手动变速箱要容易操作。

但T型车的最大变革，还是流水线生产对制造成本的大幅降低。1910年，亨利福特在底特律郊区开设了新工厂Highland Park，第二年，T型车的售价就降低到680美元，而1914年更是低达440美元，仅相当于今天的一万美元，这是一个前所未见的最普通的美国人也能支付得起的价格，差不多只是同时期主流电动汽车和蒸汽机汽车的五分之一。而随着内燃机汽车走入越来越多的美国家庭，美国的加油站和公路也越来越多，使得内燃机汽车能够走得越来越远，相比之下，电动汽车的短续航里程的缺点则暴露的越来越明显。

至于有的回答说是因为汽油能量密度比煤炭高，这倒是搞错了蒸汽机的概念。蒸汽机（外燃机）和内燃机是两种不同形式的热机，内燃机和外燃机实际上都可以使用固态、液态或气态的燃料（内燃机使用固态或液态燃料需要汽化）。而且早期的蒸汽汽车实际上最常见的燃料就是汽油，其次是煤油，煤炭反而是很少见的。

附张蒸汽机汽车的图，1911年White公司生产的M型车，是美国总统塔夫特的四辆总统专车之一（另外三辆中1辆是Baker Electric的电动汽车，另两辆是Pierce Arrow公司的内燃机汽车）

导致蒸汽机车（“汽车”是“机车”之误吧，因为用蒸汽机的汽车虽然有过，但绝非主流）被淘汰的因素很多，也很充分，如外燃机效率低，污染严重等等，这个命运是不可逆转的。但题主问“怎么输给内燃的”，这个很有趣。交通体系升级是有过程的，后来电力机车取代蒸汽机车、动车组取代老式客车都是非常缓慢甚至半途而废的过程，但蒸汽机车在大部分国家里确实是被内燃机车秒杀的，尤其是蒸汽机车存量最大的美国杀得最快。八十年代加州重启蒸汽机车跑旅游线路的时候已经找不到可用的蒸汽机车，只得从中国进口了两个前进号机车作车头，连中国国有铁路的路徽都没有去掉。

被秒杀的原因我认为是过于消耗人力。蒸汽机车行驶时需要至少三名工作人员，正副司机和司炉，司炉的工作是拿铲子一下一下地铲煤，极为辛苦；每隔一段距离，就要停车，加煤加水（越是早期的铁路车站越密集，东北县县通铁路就是这么来的。作为蒸汽机车活化石保留下来的四川嘉阳小火车，总长19.84千米，目前设七站，站间距跟公交地铁差不多），其中加煤的各个环节都需要人力，加水也要准备特制的水，都要人力；清洁锅炉也是非常非常费力的，以至于有一本杂志《清洗世界》经常登关于铁路上清洗锅炉的文章。

内燃机车当然不用这么麻烦，运转期间只需要加油、行驶距离长、噪音低、启动方便。二战后人力成本上升，工会活动又频繁，发达国家的铁路需要不断提升工资，资方对能够帮助自己大量裁员的内燃机车青睐有加（美国有很大一部分蒸汽机车本来就是烧油的，后来中国出口给美国的旅游用蒸汽机车也改为烧油。它解决了污染问题，但提供净水，清洁锅炉的麻烦还是没省。如下图，司炉正在观察烧油的锅炉）。

再加上二战时内燃机工业积攒了大量产能，战后转产火车头，于是就把蒸汽机车秒杀了（专列，没有官方资料提到它用了何种火车头，笔者听说是少量进口的西德亨舍尔NY6，这公司在二战期间可是赫赫有名的）。

公司还有这种产品：

中国、印度则因内燃机工业落后、煤炭过剩、劳动力成本低、国企病等原因保留蒸汽机车到80年代甚至更晚。英国铁路因自身也有一定的国企病，工厂又接到印度的订单，也保留蒸汽机生产线到80年代。还有一段插曲，内燃机秒杀蒸汽机时，美国有的铁路因工会压力不好一下子裁员，就在新造的内燃机车上强制设置司炉岗位，直到所有的司炉全部退休为止。后来跨越也学了这招，在某些现代化的电力机车上保留了副司机，但故意不给副司机的座位安装设备，以此提醒他早点走人。但因为动车组坚持不设副司机，还是得罪了很多人。