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拥有自行驱动的交通工具曾是人类长久以来的梦想，不过，直到设计出了轻巧实用的发动机，才得以满足人们对能在公路上行驶的机动车的需求。当一系列的技术进步使汽车的发明成为可能时，19世纪晚期，至少6位发明者独立制造出了汽车。1875年，奥地利工程师齐格弗里德·马库斯制造了一辆石油驱动的机动车并开着它在维也纳兜风，可因它噪音太大而违法。1876年，奥托在德国设计制造了一种四冲程往复式活塞内燃机，被称作奥托循环发动机。奥托本打算把这类发动机用作固定动力来源，而它们的质量轻却很适合马路上的车辆。德、法、美三国的机械师和工程师用奥托发动机开始设计制造机动车。随后，为奥托工作的戴姆勒改良了奥托发动机，采用电打火代替了奥托原有的点火装置，并于1885年制造出了世界上第一辆摩托车。
汽车诞生奔驰
1885年，德国奔驰公司造出了一个汽车模型，1886年获得专利，标志着第一辆汽车诞生。1893年汽化器的出现，为机动车发展扫除了主要技术障碍。奔驰汽车公司和戴姆勒汽车公司1926年开始合并，组成戴姆勒一奔驰汽车公司，开始生产梅赛德斯一奔驰车。
一些早期的汽车制造商在车型设计、工作性能和制造工艺方面都取得了飞速进步。最明显的进步是在1901年，兰塞姆·奥兹改良了通用零件，1908年卡迪拉克汽车公司的创始人亨利·利兰使汽车养护和维修变得非常容易。自行车上使用的邓洛普充气轮胎也很快应用于汽车，能在当时粗糙的路面上行驶。亨利·福特1908年制造了T型发动机小汽车，价格低廉，普通工人也能买得起。福特公司持续下调价格，并于1914年采用了自行车生产中已使用的生产线，引进了一条装配线，这样在生产线上，部分装配完毕的机车传送到下一个装配点，这一过程使得价格降得更低。福特T型车1908年最初的价格是850美元，到1925年降到了290美元。1912年，卡迪拉克引进了查尔斯·凯特林设计的电子起动器，更适合女性驾驶汽车。
汽车对美国社会的影响远比对欧洲社会的影响更深远。大城市修建了宽阔的马路，市内交通有了有轨电车和地铁。汽车的发明更是加速了城市周边地区的发展，高速便捷的载重汽车代替火车运送大量的消费品和大宗工业产品。到20世纪20年代，州政府采用收取汽油销售税为建设和修护城际高速公路提供了直接的资金来源。按人均拥有汽车的最低人数计算，使用汽车最广泛的国家是美国，其次是加拿大、澳大利亚和德国。然而，随着经济的迅速发展和社会需要的增加，在今后15年内，中国汽车保有量将以年均9％的速度增长。
尾气能源浪费
我们知道，在汽车汽缸内燃烧的，不论是甲醇、乙醇还是各类石油化工产品，都要在发动机内的汽缸中爆炸燃烧后，产生一个巨大的推力，使汽缸内的活塞有一个向下的运动，而通过活塞链杆就会给曲轴一个向下运动的力。一般人可能不知道，传统汽车至多只能把燃料所蕴含的30％的能量转换为牵引力(日常转换率甚至低于10％，其余90％都变为热能消散。其中一小部分(5％)通过辐射，一部分(40％)进入冷却回路，而更多(45％l则是通过尾气排出)。换言之，以氮、水蒸气和二氧化碳为主要成分的汽车尾气，蕴藏着燃料中近一半的能量!这就有文章可做了，只要对其加以充分利用，便能有效节约能源。这样不仅节省了开支，也将造福于地球。据统计，交通领域的二氧化碳排放占全球二氧化碳排放总量的23％，即每年约70亿吨。其中，汽车排放量超过40％。因此，减少汽车能耗即成为解决全球气候变暧问题的重要手段。从2000年至2050年，全球车辆总数将增长2倍，届时车辆总数将达20亿辆以上。因为耗能与二氧化碳排放息息相关，减少1％的能源消耗等于减少1％的二氧化碳排放。
当研究人员要实施这一想法时，却遇到了一个技术难题。要知道汽车尾气中的潜在能源并不是液态的，汽车尾气的排放速度可以高达200千米，小时，而且柴油发动机的尾气温度高达650℃，汽油发动机的尾气温度则更高，800度!在此等情况下，如何让这种潜在能源成为汽车工业可利用的能源呢?目前，研究人员终于攻克了这个长久以来的技术难题。不过，此项发明的技术专利正在接受测试，如能达到既定标准，能耗与二氧化碳排放量将从此至少降低20％!而这正是欧盟节能减排规划希望在2015年左右达到的目标。尾气的性质指示了两条各自独立的研究道路：一条动能，一条热能。
早在上世纪40年代，人们便开始7尾气动能利用研究。为了解决高空缺氧的难题，航空发动机专家想到利用燃气的动能来使涡轮压缩机的涡轮旋转。20世纪70年代，汽车工业开始关注这一想法，并于近年在重型载重领域取得突破：涡轮的动能被直接用于推动曲轴(将活塞的垂直运动转化为转速的部件)，为发动机提供助力。这种改造简单、轻便，成本合理《约几百欧元)，但也有一个缺点：发动机排气时可能产生反向压力。从而影响其运行。除此之外，其节能效益也有限，最多只有10％(高速公路)，在城市就更少了。因此，这套对于基本恒速的重型卡车具有一定价值的系统从未被用于装备普通汽车。
汽车发动机专家们则主要致力于开发尾气中的热能。他们设想在排气管道中安装一个交换器，将尾气的热量通过某种液体传至发动机，转化为机械能。德国宝马汽车公司便在试验这一模式，其装置较为复杂，除了连接排气管的水蒸气热回路外，还有一个连接冷却回路的乙醇蒸气回路。水蒸气和乙醇蒸气产生的压力推动轴向活塞马达，继而带动曲柄。宝马公司称，这种设置能在实际行驶中可以减少15％的能耗。日本本田汽车公司的蒸汽转换器就简单多了，仅利用尾气热能来驱动交流发电机，为混合动力汽车的电池充电，据称能减少能耗13％。由此看来，尾气热能利用的前景远远优于动能。然而，这些系统既复杂又笨重，而且价格高达1000欧元，所以短期内不会被大面积商业推广。
即便是宝马公司这样的高价发动机技术的先锋，也认为这类技术的商业化还须至少等待10年，而这正是当前研究人员的突破所在。
商业前景诱人
目前，研究人员终于取得突破，甚至可望达到20％的节能效率!研究人员研发的尾气能量再利用系统，同样选择了热能利用，但他们摒弃了复杂的水和乙醇高性能液体转换系统，改用压缩空气。他们所设计的系统是由一台单气缸引擎(通过离合器连接主发动机)、两个气体回路(一个冷回路，另一个热回路)，以及两个交换器构成。两个交换器通过活塞相连。其中一个交换器借助尾气的热能加热并压缩气体，另一个交换器用于冷却并为气体减压。这样，气体的力量足以推动活塞，带动曲轴，从而减轻发动机的负荷。
这真是一个很棒的主意!气体在热回路中通过主热力发动机尾气加热膨胀，又在冷回路中通过气体(或水)冷却收缩，从而产生机械动力，减轻主发动机负担。
目前根据模拟，安装该系统的车辆在欧洲混合线路(包括城市和公路交通)上行驶可减少12％的能耗，而且还有提高的空间。利用这一系统提供的功率，研究人员可以缩小主发动机的气缸工作容积，从而在不降低总功率的情况下，在混合线路中减少20％的能耗，在公路和高速公路上甚至能减少35％的能耗。
更为诱人的是，该装置仅重15千克。成本仅300欧元左右!研究人员还指出，尾气能量再利用系统与普及中的轻型混合动力系统可以形成有效互补。轻型混合动力系统在停车时关闭发动机，或许有时再辅以刹车能量回收系统，只在城市交通环境中起到明显的节能效果；而尾气能量再利用系统则在公路和高速公路环境中大有可为。
汽车诞生奔驰
1885年，德国奔驰公司造出了一个汽车模型，1886年获得专利，标志着第一辆汽车诞生。1893年汽化器的出现，为机动车发展扫除了主要技术障碍。奔驰汽车公司和戴姆勒汽车公司1926年开始合并，组成戴姆勒一奔驰汽车公司，开始生产梅赛德斯一奔驰车。
一些早期的汽车制造商在车型设计、工作性能和制造工艺方面都取得了飞速进步。最明显的进步是在1901年，兰塞姆·奥兹改良了通用零件，1908年卡迪拉克汽车公司的创始人亨利·利兰使汽车养护和维修变得非常容易。自行车上使用的邓洛普充气轮胎也很快应用于汽车，能在当时粗糙的路面上行驶。亨利·福特1908年制造了T型发动机小汽车，价格低廉，普通工人也能买得起。福特公司持续下调价格，并于1914年采用了自行车生产中已使用的生产线，引进了一条装配线，这样在生产线上，部分装配完毕的机车传送到下一个装配点，这一过程使得价格降得更低。福特T型车1908年最初的价格是850美元，到1925年降到了290美元。1912年，卡迪拉克引进了查尔斯·凯特林设计的电子起动器，更适合女性驾驶汽车。
汽车对美国社会的影响远比对欧洲社会的影响更深远。大城市修建了宽阔的马路，市内交通有了有轨电车和地铁。汽车的发明更是加速了城市周边地区的发展，高速便捷的载重汽车代替火车运送大量的消费品和大宗工业产品。到20世纪20年代，州政府采用收取汽油销售税为建设和修护城际高速公路提供了直接的资金来源。按人均拥有汽车的最低人数计算，使用汽车最广泛的国家是美国，其次是加拿大、澳大利亚和德国。然而，随着经济的迅速发展和社会需要的增加，在今后15年内，中国汽车保有量将以年均9％的速度增长。
尾气能源浪费
我们知道，在汽车汽缸内燃烧的，不论是甲醇、乙醇还是各类石油化工产品，都要在发动机内的汽缸中爆炸燃烧后，产生一个巨大的推力，使汽缸内的活塞有一个向下的运动，而通过活塞链杆就会给曲轴一个向下运动的力。一般人可能不知道，传统汽车至多只能把燃料所蕴含的30％的能量转换为牵引力(日常转换率甚至低于10％，其余90％都变为热能消散。其中一小部分(5％)通过辐射，一部分(40％)进入冷却回路，而更多(45％l则是通过尾气排出)。换言之，以氮、水蒸气和二氧化碳为主要成分的汽车尾气，蕴藏着燃料中近一半的能量!这就有文章可做了，只要对其加以充分利用，便能有效节约能源。这样不仅节省了开支，也将造福于地球。据统计，交通领域的二氧化碳排放占全球二氧化碳排放总量的23％，即每年约70亿吨。其中，汽车排放量超过40％。因此，减少汽车能耗即成为解决全球气候变暧问题的重要手段。从2000年至2050年，全球车辆总数将增长2倍，届时车辆总数将达20亿辆以上。因为耗能与二氧化碳排放息息相关，减少1％的能源消耗等于减少1％的二氧化碳排放。
当研究人员要实施这一想法时，却遇到了一个技术难题。要知道汽车尾气中的潜在能源并不是液态的，汽车尾气的排放速度可以高达200千米，小时，而且柴油发动机的尾气温度高达650℃，汽油发动机的尾气温度则更高，800度!在此等情况下，如何让这种潜在能源成为汽车工业可利用的能源呢?目前，研究人员终于攻克了这个长久以来的技术难题。不过，此项发明的技术专利正在接受测试，如能达到既定标准，能耗与二氧化碳排放量将从此至少降低20％!而这正是欧盟节能减排规划希望在2015年左右达到的目标。尾气的性质指示了两条各自独立的研究道路：一条动能，一条热能。
早在上世纪40年代，人们便开始7尾气动能利用研究。为了解决高空缺氧的难题，航空发动机专家想到利用燃气的动能来使涡轮压缩机的涡轮旋转。20世纪70年代，汽车工业开始关注这一想法，并于近年在重型载重领域取得突破：涡轮的动能被直接用于推动曲轴(将活塞的垂直运动转化为转速的部件)，为发动机提供助力。这种改造简单、轻便，成本合理《约几百欧元)，但也有一个缺点：发动机排气时可能产生反向压力。从而影响其运行。除此之外，其节能效益也有限，最多只有10％(高速公路)，在城市就更少了。因此，这套对于基本恒速的重型卡车具有一定价值的系统从未被用于装备普通汽车。
汽车发动机专家们则主要致力于开发尾气中的热能。他们设想在排气管道中安装一个交换器，将尾气的热量通过某种液体传至发动机，转化为机械能。德国宝马汽车公司便在试验这一模式，其装置较为复杂，除了连接排气管的水蒸气热回路外，还有一个连接冷却回路的乙醇蒸气回路。水蒸气和乙醇蒸气产生的压力推动轴向活塞马达，继而带动曲柄。宝马公司称，这种设置能在实际行驶中可以减少15％的能耗。日本本田汽车公司的蒸汽转换器就简单多了，仅利用尾气热能来驱动交流发电机，为混合动力汽车的电池充电，据称能减少能耗13％。由此看来，尾气热能利用的前景远远优于动能。然而，这些系统既复杂又笨重，而且价格高达1000欧元，所以短期内不会被大面积商业推广。
即便是宝马公司这样的高价发动机技术的先锋，也认为这类技术的商业化还须至少等待10年，而这正是当前研究人员的突破所在。
商业前景诱人
目前，研究人员终于取得突破，甚至可望达到20％的节能效率!研究人员研发的尾气能量再利用系统，同样选择了热能利用，但他们摒弃了复杂的水和乙醇高性能液体转换系统，改用压缩空气。他们所设计的系统是由一台单气缸引擎(通过离合器连接主发动机)、两个气体回路(一个冷回路，另一个热回路)，以及两个交换器构成。两个交换器通过活塞相连。其中一个交换器借助尾气的热能加热并压缩气体，另一个交换器用于冷却并为气体减压。这样，气体的力量足以推动活塞，带动曲轴，从而减轻发动机的负荷。
这真是一个很棒的主意!气体在热回路中通过主热力发动机尾气加热膨胀，又在冷回路中通过气体(或水)冷却收缩，从而产生机械动力，减轻主发动机负担。
目前根据模拟，安装该系统的车辆在欧洲混合线路(包括城市和公路交通)上行驶可减少12％的能耗，而且还有提高的空间。利用这一系统提供的功率，研究人员可以缩小主发动机的气缸工作容积，从而在不降低总功率的情况下，在混合线路中减少20％的能耗，在公路和高速公路上甚至能减少35％的能耗。
更为诱人的是，该装置仅重15千克。成本仅300欧元左右!研究人员还指出，尾气能量再利用系统与普及中的轻型混合动力系统可以形成有效互补。轻型混合动力系统在停车时关闭发动机，或许有时再辅以刹车能量回收系统，只在城市交通环境中起到明显的节能效果；而尾气能量再利用系统则在公路和高速公路环境中大有可为。