محرك سيارة

سرعان ما أصبحت محركات البنزين الخيار المفضل لدى المصنّعين والمستهلكين على حد سواء. ورغم البداية الصعبة، والمحرك الصاخب والملوث، وصعوبة تغيير التروس، إلا أن التقنيات الحديثة، كخط الإنتاج وتطوير المحرك، أتاحت الإنتاج القياسي لسيارات البنزين. هذه هي البداية، من اختراع سيارة البنزين عام 1876 إلى بدء الإنتاج الضخم في تسعينيات القرن التاسع عشر. ساهمت سيارة فورد موديل تي في خفض أسعار السيارات لتصبح في متناول الجميع. في الوقت نفسه، اخترع تشارلز كيتيرينج بادئ تشغيل كهربائي ، مما سمح بتشغيل المحرك دون الحاجة إلى ذراع تدوير يدوي. ^{[ 5 ]} ساهم وفرة الوقود في جعل سيارات البنزين عالية الكفاءة وبأسعار معقولة. ارتفع الطلب على البنزين من 3 مليارات برميل عام 1919 إلى حوالي 15 مليار برميل عام 1929. ^{[ 6 ]}

يعمل محرك الاحتراق الداخلي (ICE) بتمدد الغاز الناتج عن احتراق وقود الهيدروكربونات . ^{[ 7 ]} بمعنى آخر، يستخدم محرك الاحتراق الداخلي حرارة الاحتراق الناتجة عن حقن وقود الهيدروكربونات لتوليد حركة ميكانيكية. في أوائل القرن العشرين، كان كحول الخشب وقودًا شائعًا للسيارات الفرنسية والألمانية، ولكن مع فرض الحكومات ضرائب باهظة على إنتاجه، ارتفع سعره فوق سعر البنزين. ^{[ 7 ]} ونتيجة لذلك، شاعت محركات البنزين، حيث عُرفت محركات الاحتراق الداخلي آنذاك باسم محركات البنزين. ورغم شيوع محركات البنزين، إلا أنها لم تكن مرغوبة بسبب مخاطر تسرب الوقود التي قد تؤدي إلى انفجارات. لذلك، حاول العديد من المخترعين ابتكار محرك يعمل بالكيروسين، إلا أن هذه المحاولة لم تنجح في مجال السيارات. توجد أنواع عديدة من الوقود لمحركات الاحتراق الداخلي ، منها الديزل والبنزين والإيثانول .

اخترع المحرك البخاري في أواخر القرن الثامن عشر، وكان الوسيلة الأساسية لتشغيل المحركات، وسرعان ما أصبح كذلك لتشغيل القاطرات . كانت سيارة "ستانلي ستيمر" من أشهر السيارات البخارية، إذ تميزت بانخفاض التلوث، وقوة المحرك، وسرعته. إلا أن عيوب هذه السيارات البخارية تمثلت في عدم موثوقيتها، وتعقيد تصنيعها، وكثرة الحوادث التي كانت تقع معها. فقد يستغرق تشغيل السيارة البخارية ما يصل إلى 45 دقيقة، مما يُفقدها ميزة النقل السريع. وبحلول الوقت الذي طُوّرت فيه السيارة البخارية، جعل تعقيد تصنيعها مقارنةً بالسيارات التي تعمل بالبنزين، السيارات البخارية غير مربحة. ^{[ 5 ]}

المحرك البخاري جهاز يحول الحرارة إلى حركة ميكانيكية. ويتم ذلك باستخدام غلايات تُنتج البخار عن طريق غلي الماء. في أوائل القرن العشرين، قدم أبنر دوبل سيارة تعمل بالبخار في الولايات المتحدة، تميزت بقدرات قد تتفوق على سيارة فورد موديل تي من حيث الكفاءة. ^{[ 8 ]} يُعرف البخار بكفاءته العالية في استهلاك الوقود مع كونه مصدر طاقة قوي. ولهذا السبب، اعتمد نصف العالم على البخار لتوليد الطاقة طوال القرن التاسع عشر تقريبًا ونصف القرن العشرين تقريبًا. أما العيب الرئيسي للمحرك البخاري في السيارات، فكان ضرورة إلمام المشغلين التام بالغلايات والمحركات البخارية قبل التشغيل، إذ أن إهمال هذه المعرفة كان يُلحق الضرر بالمحرك نفسه. ^{[ 7 ]}

بدت السيارات الكهربائية الخيار الأمثل، على غرار السيارات البخارية. اختُرعت لأول مرة في أوائل القرن التاسع عشر، وأصبحت وسيلة نقل عملية حوالي عام ١٨٩٠، عندما ابتكر ويليام موريسون أول سيارة كهربائية تسير بسرعة ١٤ ميلاً في الساعة. تميزت السيارات الكهربائية بانخفاض التلوث وهدوء القيادة، على عكس نظيراتها التي تعمل بالبنزين. كان أبرز عيوب السيارات الكهربائية هو مداها، حيث كانت السيارة الكهربائية النموذجية تقطع حوالي ٢٠ ميلاً قبل الحاجة إلى إعادة الشحن. لم يتمكن المصنعون من زيادة عدد البطاريات بسبب حجمها الكبير آنذاك . وبدون وجود حافز لشراء السيارات الكهربائية، كانت سيارات البنزين الخيار الأمثل في ذلك الوقت. ^{[ ٥ ]}

تستخدم السيارات الكهربائية بطاريات لتخزين الكهرباء التي تُستخدم لتشغيل المحركات الكهربائية . تُزوّد ​​البطارية المحرك بالطاقة، إما بتيار متردد (AC) أو تيار مستمر (DC). يكمن الفرق بين محركات التيار المتردد والتيار المستمر في نوع النظام المطلوب لتشغيلها في السيارة الكهربائية. عادةً ما يكون محرك التيار المتردد أرخص، لكن المكونات اللازمة لتشغيله في السيارة الكهربائية، مثل وحدة التحكم والعاكس، تجعله أغلى من محرك التيار المستمر. ومن الميزات الفريدة للسيارات الكهربائية مقارنةً بنظيراتها التي تعمل بالبنزين، بساطتها. ^{[ 9 ]} تتجاوز السيارة الكهربائية مكونات سيارة البنزين، مثل عمود المرفق، مما يسمح لها بتوليد الطاقة بسرعة أكبر بكثير. وبفضل سرعة نقل الطاقة، تستطيع السيارة الكهربائية التسارع بشكل أسرع من سيارات البنزين. ^{[ 10 ]}

في سبعينيات القرن العشرين، عادت السيارات الكهربائية للظهور مجدداً بسبب حظر النفط الذي فرضته منظمة أوبك عام 1973. قبل ذلك، كان البنزين، المتوفر بكثرة آنذاك، المصدر الرئيسي للوقود للسيارات. ولكن بعد النقص الحاصل، بدأ المصنّعون بالتوجه نحو السيارات الكهربائية مرة أخرى. ورغم التطور التكنولوجي الذي شهدته منذ القرن التاسع عشر، واجهت السيارات الكهربائية عيوباً تقنية مماثلة، مثل محدودية المسافة المقطوعة والسرعة. إذ لم تكن تتجاوز سرعتها 45 ميلاً في الساعة، وكان مداها حوالي 40 ميلاً. ^{[ 11 ]}