A partir de 2013 [actualizar], había una amplia variedad de sistemas de propulsión disponibles o potencialmente disponibles para automóviles y otros vehículos. Las opciones incluían motores de combustión interna alimentados con gasolina , diesel , propano o gas natural ; vehículos híbridos , plug-in híbridos , vehículos de pila de combustible alimentada por hidrógeno y todos los coches eléctricos . Los vehículos con combustible parecen tener la ventaja debido al alcance limitado y al alto costo de las baterías . Algunas opciones requerían la construcción de una red de abastecimiento de combustible oestaciones de carga . [1] Sin una ventaja convincente para ninguna opción en particular, los fabricantes de automóviles buscaron vías de desarrollo paralelas utilizando una variedad de opciones. Reducir el peso de los vehículos fue una de las estrategias que se emplearon.
Desarrollos recientes
El uso de alta tecnología (como unidades de control de motores electrónicos ) en diseños avanzados como resultado de inversiones sustanciales en investigación de desarrollo por parte de países europeos y Japón parecía darles una ventaja sobre los fabricantes de automóviles y proveedores de repuestos chinos que, a partir de 2013, tenían bajos presupuestos de desarrollo y carecía de capacidad para producir piezas para diseños de motores y trenes de potencia de alta tecnología. [2]
Caracteristicas
La característica principal de un motor de automóvil (en comparación con un motor estacionario o un motor marino ) es una alta relación potencia / peso . Esto se logra mediante el uso de una alta velocidad de rotación. Sin embargo, los motores de automóvil a veces se modifican para uso marino, formando un motor de automóvil marino .
Historia
En los primeros años, se probaron las máquinas de vapor y los motores eléctricos , pero con un éxito limitado. En el siglo XX, el motor de combustión interna (ic) se convirtió en dominante. En 2015, el motor de combustión interna sigue siendo el más utilizado, pero parece probable un resurgimiento de la electricidad debido a la creciente preocupación por las emisiones de gases de escape de los motores ic .
A partir de 2017, la mayoría de los automóviles en los Estados Unidos funcionan con gasolina. A principios de la década de 1900, los motores de combustión interna enfrentaron la competencia de los motores de vapor y eléctricos. Los motores de combustión interna de la época funcionaban con gasolina. Los motores de combustión interna funcionan con el concepto de un pistón empujado por la presión de una determinada explosión. [3] Esta explosión quema el hidrocarburo dentro de la culata de un motor. De todos los automóviles fabricados durante ese tiempo, solo alrededor de una cuarta parte se considera realmente de combustión interna. En los dos años siguientes, el motor de combustión interna se convirtió en el motor de automóvil más popular. [4] En algún momento del siglo XIX, Rudolf Diesel inventó una nueva forma de potencia de combustión interna, utilizando un concepto de inyección de combustible líquido en aire calentado únicamente por compresión. [3] Este es el predecesor del motor diesel moderno utilizado en automóviles, pero más específicamente, vehículos pesados como semirremolques.
Tipos de motor
Motores de combustión interna
Los motores de gasolina se convirtieron rápidamente en la elección de fabricantes y consumidores por igual. A pesar del arranque brusco, el motor ruidoso y sucio y el difícil cambio de marcha, las nuevas tecnologías como la línea de producción y el avance del motor permitieron la producción estándar de los automóviles a gas. Este es el comienzo, desde la invención del automóvil de gas en 1876, hasta el comienzo de la producción en masa en la década de 1890. El Modelo T de Henry Ford redujo el precio de los automóviles a un precio más asequible. Al mismo tiempo, Charles Kettering inventó un motor de arranque eléctrico, lo que permitió que el automóvil fuera más eficiente que el motor de arranque mecánico. [5] La abundancia de automóviles a gas propulsados por combustible para ser altamente capaces y asequibles. La demanda de gasolina aumentó de 3 mil millones de barriles en 1919 a alrededor de 15 mil millones en 1929. [6]
Un motor de combustión interna es un motor que es impulsado por la expansión de gas que se crea por la combustión de combustibles de gases de hidrocarburos . [7] Para elaborar, una combustión interna utilizó el calor de una combustión creada por el combustible de hidrocarburo inyectado para crear un movimiento mecánico. En la época de principios del siglo XX, el alcohol de madera era un combustible popular para los automóviles franceses y alemanes, pero a medida que los gobiernos imponían grandes impuestos a la producción, el precio del alcohol de madera se elevó por encima del de la gasolina. [7] Los motores de gasolina se hicieron populares como resultado de esto, ya que los motores de combustión interna se conocían comúnmente como motores de gasolina. Aunque los motores de gasolina se hicieron populares, no eran particularmente deseables debido a los peligros de fugas de combustible que pueden causar explosiones. Por lo tanto, muchos inventores intentaron crear un motor de combustión de queroseno como resultado. Esta no fue una empresa exitosa aplicándola para uso automotriz. Hay muchos tipos diferentes de combustibles para motores de combustión interna. Estos incluyen diesel , gasolina y etanol .
Máquinas de vapor
La máquina de vapor se inventó a fines del siglo XVIII y fue el método principal para alimentar motores y, pronto, locomotoras. Uno de los automóviles a vapor más populares fue el "Stanley Steamer", que ofrece poca contaminación, potencia y velocidad. La desventaja de estos automóviles a vapor es la falta de confiabilidad, la complejidad y los frecuentes accidentes que ocurrieron con ellos. El tiempo de puesta en marcha de un coche de vapor puede tardar hasta 45 minutos, anulando el propósito de un transporte más rápido. Cuando se mejoró el automóvil a vapor, la complejidad de la fabricación en relación con los automóviles a gas hizo que los automóviles a vapor no fueran rentables. [5]
Una máquina de vapor es un dispositivo que transforma el calor en movimiento mecánico. Esto se obtiene con el uso de calderas, que crean vapor al hervir agua. A principios de la década de 1900, Abner Doble introdujo un automóvil a vapor en los Estados Unidos que tenía capacidades que potencialmente podrían superar al Modelo T de Ford en eficiencia. [8] Se sabe que el vapor tiene una economía de combustible muy eficiente con una alta fuente de energía. Es por eso que la mitad del mundo fue impulsado por vapor durante casi la totalidad del siglo XIX y casi la mitad del siglo XX. El principal inconveniente de la máquina de vapor en los automóviles era el hecho de que los operadores debían tener un conocimiento completo de las calderas y las máquinas de vapor antes de operar, ya que era perjudicial para la propia máquina si el operador la descuidaba. [7]
Motor electrico
Los vehículos eléctricos parecían ser la opción más viable, similar a los automóviles a vapor. Se inventó por primera vez a principios del siglo XIX y se convirtió en una opción de transporte viable alrededor de 1890, cuando William Morrison creó el primer automóvil eléctrico que viajaba a 14 millas por hora. Los coches eléctricos ofrecían poca contaminación y un andar silencioso, a diferencia de sus homólogos de gasolina. El mayor inconveniente de los coches eléctricos fue la autonomía. El automóvil eléctrico típico podría alcanzar alrededor de 20 millas antes de requerir una recarga. Los fabricantes no pudieron aumentar el número de baterías debido al volumen de las baterías en ese momento. Sin un incentivo para comprar automóviles eléctricos, los automóviles a gas eran la opción más viable en ese momento. [5]
Los coches eléctricos utilizan baterías para almacenar electricidad que se utiliza para alimentar motores eléctricos . La batería entrega la energía al motor, que es CA o CC. La diferencia entre los motores de CA y CC es el tipo de sistema que se requiere para ejecutarlo en un vehículo eléctrico. Un motor de CA es generalmente más barato, pero los componentes necesarios para que funcione en un vehículo eléctrico, como el controlador y el inversor, lo hacen más caro que el motor de CC. Una característica única de los vehículos eléctricos en comparación con sus homólogos de gasolina, el vehículo eléctrico es más simple que el vehículo de gasolina. [9] El vehículo eléctrico pasa por alto los componentes del automóvil de gasolina, como el cigüeñal, lo que le permite generar energía mucho más rápido que la gasolina. Debido a la transferencia de energía más rápida, el vehículo eléctrico puede acelerar más rápido que los autos de gasolina. [10]
En la década de 1970, el vehículo eléctrico reapareció debido al embargo petrolero de la OPEP de 1973 . Anteriormente, la abundante gasolina se había convertido en la principal fuente de combustible para los vehículos. Pero después de la escasez, los fabricantes comenzaron a mirar nuevamente hacia los vehículos eléctricos. A pesar de la tecnología mejorada del siglo XIX, los vehículos eléctricos enfrentaron fallas tecnológicas similares, como kilometraje y velocidad limitados. Solo podían viajar hasta 45 millas por hora y tenían un alcance de aproximadamente 40 millas. [11]
Referencias
- ^ Cardwell, Diane; Krauss, Clifford (22 de abril de 2013). "La industria de camiones está lista para expandir su uso de gas natural" . The New York Times . Consultado el 23 de abril de 2013 .
- ^ "Los sistemas de propulsión La gran carrera de propulsión Los fabricantes de automóviles están cubriendo sus apuestas en la potencia de los automóviles" . The Economist (edición impresa). 20 de abril de 2013 . Consultado el 19 de abril de 2013 .
- ^ a b Cummins Jr., Lyle C. (1976) Motores automotrices y IC tempranos. Papeles técnicos SAE. Wilsonville: Carnot Press, 760604, 1976.
- ^ L. Collier, James. (2006) Motores de vapor. 1ª ed. Tarrytown: Publicación Cavendish Square, 2006.
- ^ a b c La historia del coche eléctrico. (2014). Energy.gov. Consultado el 28 de marzo de 2017 en https://energy.gov/articles/history-electric-car
- ^ Melosi, M. (2004). El automóvil y el medio ambiente en la historia estadounidense: uso de energía y motor de combustión interna. Autolife.umd.umich.edu. Consultado el 28 de marzo de 2017 en http://www.autolife.umd.umich.edu/Environment/E_Overview/E_Overview3.htm
- ↑ a b c Chambers, A. (1902). Manual del automóvil estadounidense de Lee (1ª ed.). Chicago: Laird y Lee. Obtenido de https://play.google.com/store/books/details/Alfred_B_Chambers_Lee_s_American_Automobile_Manual?id=_lYF6H7Q0GYC .
- ^ Geoghegan, J. (2017). Todo vapor. Historia americana, (1), 26-31.
- ^ Schwitters, C. (2017). Carga de CA versus carga de CC: cuál es la diferencia: Plug In America. Plug In America. Obtenido el 11 de abril de 2017, de https://pluginamerica.org/ac-versus-dc-charging-what-difference/
- ^ ¿Cómo funcionan los coches eléctricos a batería ?. (2017). Unión de científicos interesados. Consultado el 11 de abril de 2017 en http://www.ucsusa.org/clean-vehicles/electric-vehicles/how-do-battery-electric-cars-work#.WOqfj_ krK70
- ^ Centro de datos de combustibles alternativos: ¿Cómo funcionan los coches totalmente eléctricos ?. (2017). Afdc.energy.gov. Consultado el 9 de abril de 2017 en http://www.afdc.energy.gov/vehicles/how-do-all-electric-cars-work