تاریخچه خودرو

خودرو

خودرو هم‌چنین اتومبیل یا ماشین و به وسیله نقلیه چرخداری گفته می‌شود که موتور خود را حمل می‌کند این بدین معنی است که خودرو بدون ارتباط با وسیله دیگر و به کمک نیروی ماشینی خود، قادر به حرکت هستند.

دید کلی

اصولاً برای تمام وسایلی که دارای منبع قدرت باشند و به خودی خود بتوانند حرکت کنند، می‌توان واژهٔ خودرو را بکار برد. لیکن کاربرد این واژه در زبان ما دارای محدوده مشخصی است که معمولاً به وسایل متحرکی گفته می‌شود که همگی دارای حرکت بوده و با زمین در تماس هستند. با این نگاه خودرو گونه‌ای وسیله موتوری چرخ‌دار است، که نخستین سازندگان آن را با هدف حمل‌ونقل سرنشینان در جاده‌ها طراحی نمودند. از نخستین تعاریف مخترعان اولیه اتومبیل، اینگونه استنباط می‌شود، که هدف آنها از استفاده چهار چرخ در طراحی اتومبیل‌های نخستین، انتقال یک تا هشت نفر بوده است.

تاریخچه

شاید بتوان اولین ایدهٔ مکتوب در مورد وسیلهٔ نقلیه‌ای را که بدون نیروی انسان یا حیوانات قادر به حرکت باشد، در ایلیاد اثر هومر یافت. در قسمتی از رمان، هفاستوس (خدای آتش و فلزکاری) یک سه‌چرخهٔ متحرک می‌سازد و از آن برای جابجایی استفاده می‌کند. اما در عالم واقع، این وسیله برای اولین بار در سال ۱۶۷۸ توسط پدر فردیناند فربیست مبلغ مسیحی بلژیکی در چین طراحی و ساخته شد که توسط بخار کار می‌کرد. این خودرو اولیه ۶۵ سانتی‌متر طول داشت و به عنوان وسیله سرگرمی برای امپراتور چین ساخته شده بود. اولین اتومبیل واقعی با نیروی بخار که برای جابجائی انسان و بار بکار گرفته شد در سال ۱۷۶۷ توسط نیکلاس جوزف کان فرانسوی طراحی و ساخته شد. خودرو کان می‌توانست ۴ تن بار به همراه ۲ خدمه را با سرعت ۷/۸ کیلومتر بر ساعت به حرکت در آورد. اولین تصادف خودروئی جهان نیز با این خودرو در سال ۱۷۷۱ اتفاق افتاد.
موتور احتراقی در سال ۱۸۶۰ میلادی به‌وسیلهٔ یک بلژیکی به نام اتین لونوار اختراع شد. پس از آن، روند تکامل صنعت خودروسازی تداوم یافت و در بین سال‌های ۱۸۶۰ تا ۱۹۷۰ میلادی در اروپا اختراعات مختلفی به وسیله چند تن از مهندسان انجام گرفت.
سال ۱۸۸۶ بعنوان سال تولد اتومبیل‌های مدرن امروزی شناخته می‌شود، کارل بنز مخترع آلمانی در این سال بنز پتنت-موتورواگن را عرضه نمود. از سال ۱۹۰۸ که فورد مدل تی توسط هنری فورد طراحی و ساخته شد، بسرعت اتومبیل‌های موتوری جای خود را به کالسکه‌ها دادند.
نخستین خودرو با موتور برون سوز یک موتور کوچک بود که بر روی یک گاری کوچک نصب شد. این خودرو را زیگفرد مارکوس در سال ۱۸۷۴ میلادی در شهر وین ساخت. موتور این وسیله نقلیه، موتور بخاری یا موتور برون سوز نام گرفت. اما به‌تدریج موتورهای برونسوز تبدیل به موتورهای درونسوز گردیدند. در موتورهای درونسوز، مخلوط هوا و گاز در داخل سیلندر به وسیله جرقه محترق می‌گردد. اولین نمونه موتور احتراق داخلی را یک مهندس آلمانی به نام نیکلاس اتو ساخت. موتورهای امروزی، در حقیقت نمونه تکامل یافته این موتور محسوب می‌شوند.

اختراع خودرو به کارل بنز نسبت داده می‌شود. او در سال ۱۸۸۵ موفق به ساخت اولین خودرو با موتور احتراقی گردید. در سال ۱۸۸۸ برتا بنر همسر کارل بنز اولین سفر خودروئی را با خودرو سه چرخ ساخت بنز انجام داد. در این سفر او فاصله ۱۰۶ کیلومتری مانهایم تا فورتزهایم را برای بر گرداندن فرزندانش ریچارد و یوگن بصورت رفت و طی کرد. او دلیل این سفر را دیدار مادرش در فورتزهایم ذکر کرد ولی در حقیقت هدف او از این سفر نشان دادن قابلیتهای خودرو بود.
درعین حال، برخی به اشتباه، هنری فورد را به عنوان مخترع خودرو می‌دانند. این اشتباه به این خاطر رخ می‌دهد که هنری فورد، در واقع، ایدهٔ تولید اتومبیل ارزان قیمت را تحقق بخشید و استفاده از خودرو را در مقیاس گسترده و توسط مردم عادی امکان‌پذیر نمود. هنری فورد در سال ۱۸۹۱ یک موتور کوچک گازوئیلی طراحی کرد و سه سال بعد، یک ماشین گازوئیلی ساخت که به نام کالسکه بدون اسب شناخته می‌شود. ۵ سال بعد، هنری فورد طراحی ماشین‌های موسوم به مدل A و مدل T را آغاز کرد. او سرانجام توانست خط تولید و مونتاژ این اتومبیل‌ها را توسعه دهد تا تولید ماشین‌ها سریع‌تر و اقتصادی‌تر شود. مدل T اتومبیلی بود که در همه جای اروپا به‌راحتی استفاده می‌شد و موتورش آنقدر قوی بودکه در زمین‌های ناهموار به راحتی حرکت می‌کرد. این اتومبیل، به سادگی تعمیر می‌شد و حتی یک کشاورز با کمی دقت می‌توانست قطعات معیوب آن را عوض کند. قیمت این اتومبیل در آن زمان، ۸۵۰ دلار بود. این قیمت اگرچه نسبت به درآمد مردمان عادی، قیمت بالایی محسوب می‌شد، ولی نسبت به اتومبیل‌های زمان خودش بسیار ارزان بود.
در سال ۲۰۱۰ شمار اتومبیل‌های فعال در سراسر جهان از رقم ۱ میلیارد خودرو عبور کرد، که نسبت به سال ۱۹۸۶ که شمار آنها ۵۰۰ میلیون دستگاه بود، به میزان دو برابر افزایش داشته است. تعداد روند تولید اتومبیل‌ها بسرعت افزایش دارد، که بیشترین نرخ رشد اتومبیل مربوط به کشورهای چین، هند و سایر کشورهای تازه صنعتی‌شده می‌باشد.
چندی از مقاطع بسیار مهم و تحولات اساسی در تاریخچه خودرو
• سال ۱۷۶۷ میلادی: ساخت اولین وسیله نقلیه خودروئی قابل استفاده توسط کان
• سال ۱۸۷۶ میلادی: ساخت موتور چهارزمانه توسط اتو و لانگن
• سال ۱۸۸۳ میلادی: ساخت موتور کاربوراتوردار با دور زیاد توسط دیملر
• سال ۱۸۸۴میلادی: ساخت اولین موتور سیکلت با قدرت ۲/۱ اسب بخار توسط دیلمر
• سال ۱۸۸۵ میلادی:ساخت اتومبیل سه چرخه با دستگاه اشتعال برقی توسط بنز
• سال ۱۸۹۳ میلادی: ساخت کاربراتورردولف دیزل
• سال ۱۹۰۰ میلادی: طراحی ساختمان کلی اتومبیل به نحوی که امروزه هم رایج است
• سال ۱۹۲۴ میلادی: ساخت یک خودرو با استفاده از موتور دیزل توسط کارخانه بنز
• سال ۱۹۵۷ میلادی: ساخت موتور وانکل

ساختمان خودروها

هر خودرو را می‌توان به هفت بخش کلی تقسیم کرد که عبارت‌اند از:
۱- سیستم مولد قدرت (موتور): در این واحد که انرژی شیمیایی بنزین به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شود حرارت ناشی از سوختن هیدروکربورها با بالاتر از ۷۰۰درجهٔ سانتیگراد می‌رسدکه به علت بازده مفید سیستم از هر ۴ قسمت حرارت تولید شده۱ قسمت به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شدو بقیه به صورت هوای گرم یا دودهای حاصل از احتراق از موتور خارج می‌شود در یک موتور در حدود ۱۲۰ تا ۱۵۰ قطعهٔ متحرک وجود دارد که همه نیاز به روغن کاری دارند با توجه به درست کار کردن سیستم روغنکاری و لی باز هم عمر مفید یک خودرو ۸ سال کار و یا پیمودن۱۵۰۰۰۰کیلومترمسافت است. در حقیقت، عملکرد موتور چهار مرحله است که به اختصار به توضیح آن‌ها می‌پردازیم.
۱. در مرحله اول، سوپاپ ورود هوا باز شده و با حرکت رو به پایین پیستون، مخلوط هوا و سوخت وارد سیلندر می‌شود.
۲. در این مرحله، سوپاپ‌ها بسته شده و با حرکت رو به بالای پیستون، مخلوط هوا و سوخت به شدت فشرده می‌شود.
۳. وقتی که پیستون به بالاترین سطح خود رسید، با جرقه زدن شمع، احتراق انجام می‌شود و نیروی حاصل از احتراق، پیستون را با فشار بسیار بالا به پایین هدایت می‌کند.
۴. در مرحله آخر نیز سوپاپ خروجی باز شده و با حرکت رو به بالای پیستون، تمامی گازهای حاصل از احتراق، از سیلندر خارج می‌شوند. این چرخه چهار مرحله‌ای، به سرعت در موتور تکرار شده و موتور روشن می‌شود. گفتنی است، در خودروها، برای افزایش توان خروجی، از موتورهای ۴، ۶، ۸، و یا ۱۲ سیلندر استفاده می‌شود.
۲- سیستم انتقال قدرت:این مجموعه وظیفه دارد قدرت تولیدی موتور را به چرخها انتقال دهد که شامل جعبه دنده یا مبدل گشتاور و سرعت، وکلاچ می‌باشد.
۳- سیستم تعلیق و فنر بندی:در اتومبیل‌های جدید دستگاه فنر بندی در هر دقیقه بیش از ۱۰۰۰تا ۱۲۰۰بار نوسان می‌کند تا اتاق و شاسی، سرنشینان را در معرض ضربه‌های ناشی از ناهواری‌ها ی جاده قرار ندهد.
۴- سیستم چرخ بندی و ترمزها:به طور متوسط در هر ۹۰۰۰۰کیلومتر مسافت پیموده شده یا هر شش سال کار خودرو هر چرخ حدود ۹۵ میلیون بار چرخش می‌کند.
۵- سیستم بدنه و شاسی:بدنهٔ خودرهای جدید طوری ساخته می‌شود که بتواند تمامی قطعات را نگهداری کند در هر بدنهٔ خودرو حدود ۴۰متر مربع ورق فولادی به کار می‌رود که ضخامت آن۴/۰ تا ۲/۱می‌باشد.
۶- سیستم هدایت و فرمان:نیروی متوسطی که لازم است تا بتوا خودرو را در یک پیچ معمولی هدایت کرد بین ۵ تا ۱۰ کیلوگرم می‌باشد ولی سیستم‌های جدید فرمان ای نیرو را به حدود ۳۰گرم کاهش داده‌است.
۷- سیستم برق‌رسانی:از باتری‌های ۲۴٬۱۲٬۶ ولتی برای راه‌اندازی و روشن کردن موتور استفاده می‌شود سیستم جرقه زنی را تا ۳۰۰۰۰ولت افزایش داده برای جرقه زنی موتور آماده می‌کند در این گروه همچنین چراغهای روشنایی و علایم وبرف پاکن‌ها و بخاری و دیگر وسایل الکتریکی نصب شده‌است.

طرز کار خودرو

خودروهای امروزی جهت تولید قدرت از سوخت‌های فسیلی استفاده می‌کنند. این خودروها همگی دارای موتورهای درونسوز هستند که با سو زاندن بنزین، گازوئیل و یا گاز طبیعی انرژی ذخیره شده در این سوختها را به شکل انرژی جنبشی قابل استفاده در می‌آورند. (این کار در موتور خودرو انجام می‌شود).
توان تولید شده در موتور خودرو به واسطه سیستم انتقال نیرو از موتور خودرو به چرخهای آن منتقل می‌شود. در واقع چرخهای خودرو عامل ارتباط خودرو با زمین و به وجود آورنده حرکت خودرو است. آنگاه حرکت تولید شده به وسیله انسان، یا برای جابجایی و یا برای کشیدن وسیله دیگری مورد استفاده قرار می‌گیرد.

خودروی پرنده

خودروی برقی را یک شرکت فرانسوی طراحی نموده است. این خودرو پرنده که پگاس نام دارد می‌تواند تا ارتفاع ۳ هزار متری سطح زمین پرواز کند. ارتش فرانسه از تولید این خودرو استقبال کرده و برای تولید هر دستگاه ۶۰ هزار یورو سرمایه‌گذاری می‌کند. این خودرو توسط شرکت ویلون ساخته می‌شود و برای به پرواز درآمدن و به زمین نشستن به یکصد متر باند نیاز دارد و می‌تواند با سرعتی معادل ۸۰ کیلومتر در ساعت در آسمان به حرکت درآید. همچنین در سطح زمین می‌تواند با سرعتی معادل یکصد کیلومتر در ساعت حرکت کند و میزان ذخیره سوخت آن برای پرواز به مدت ۳ ساعت کافی است. طراح این خودرو که از سال ۲۰۰۸ بر روی این طرح کار می‌کند هدف از ساخت آن را تغییر کاربری سریع برای حرکت در زمین و آسمان اعلام کرده است، زیرا این خودرو به خاطر سبکی قادر است در اندک زمان ممکن از حرکت در آسمان به حرکت در سطح زمین و بالعکس مبادرت کند. ابراز امیدواری کرد که پس از پشت سر گذاردن مراحل آزمایشی، این خودرو در مرحله تولید انبوه با قیمتی معادل صد هزار یورو وارد بازار شود.

خودروی برقی

خودرو برقی به خودروی می‌گویند که از باتری جهت نیروی محرکه به‌جای موتور درون‌سوز استفاده می‌کند.
اولین خودروهای برقی در قرن نوزدهم ظاهر شدند. تولید اینگونه خودروها با تولید انبوه اتومبیل احتراقی دچار افت شدید گردید. اما برخی خودروهای برقی همانند تسلا رودستر (یک خودروی لوکس برقی) و جنرال موتورز ای‌وی-۱ موفقیت آمیز بوده‌اند.
برخی نمونه خودروی برقی
خودروی تماماً الکتریکی Tesla Model S، سریع‌ترین خودروی سدانی است که تاکنون در آمریکا ساخته شده. جالب است بدانید که ۰ تا ۱۰۰ این خودرو چیزی درحدود ۳٫۹ ثانیه است. قدرت موتور این خودرو ۴۱۶ اسب بخار معادل یک Audi R8 تولید شرکت تیونیگ «منصوری» است. در Tesla Model S که از بدنه‌ای آلومینیومی ساخته شده است، یک موتور الکتریکی ۱۶٬۰۰۰ دوربردقیقه با گشتاور ۶۰۰ نیوتن-متر به‌کار رفته است. این موتور توسط تعداد بسیار زیادی از پکیج‌های باتری متشکل از ۷٬۰۰۰ سلول لیتیم ـ یون که در کف خودرو جاسازی شده‌اند، به چرخش درمی‌آید و نکته قابل‌توجه همین باتری‌ها هستند که وزنی در حدود ۴۵۵ کیلوگرم دارند. باتری‌ها در هر شکل و اندازه‌ای می‌توانند باشند. شارژ باتری‌های این خودرو از طریق شارژرهای ۱۱۰ ولت یا ۲۲۰ ولت خانگی به راحتی امکان‌پذیر است.
ریزترین خودروی برقی جهان
خودروهای برقی متعددی طی سالهای گذشته تولید شده‌اند که از ابعاد کوچکی برخوردار بوده‌اند، با این همه تمامی این خودروهای کوچک در مقایسه با خودروی برقی که دانشمندان سوئیسی ابداع کرده‌اند بسیار غول پیکر به شمار می‌روند. گروه سوئیسی «امپتا» طی همکاری با دانشمندان هلندی دانشگاه گرونینگن یکی از بی نظیرترین خوردوهای برقی جهان را ساخته‌اند که ابعاد آن 4×2 نانومتر است.
این نانوخودرو که از یک تک مولکول ساخته شده دارای چهار چرخ است که عملکرد هر یک از چرخها مشابه چرخی با موتور مجزا است. این خودرو می‌تواند در مسیری مستقیم بر روی سطحی مسی حرکت کند و به جای حمل باتری برق مورد نیاز خود را از سر «میکروسکوپ پویشی تونلی» که بالای آن قرار خواهد گرفت، تأمین کند.
این نانوخودرو برای هر نیم دوری که چرخهایش خواهند زد به ۵۰۰ میلی ولت انرژی نیاز خواهد داشت. زمانی که خودرو وارد یک دست انداز می‌شود، الکترونها از میان مولکول نفوذ کرده و منجر به تغییرات ساختاری برگشت‌پذیری در هریک از موتورها یا چرخها می‌شوند. این تغییرات باعث می‌شوند هر چهار چرخ به صورت همزمان به جلو حرکت کنند.
بر اساس اجرایی کردن این کار برای هماهنگ سازی حرکت همزمان چرخها در عمل بسیار دشوار است با این همه در نهایت پس از ۱۰ تحریک الکتریکی، نانوخودرو توانست ۶ نانومتر به جلو حرکت کند.

کاربرد خودرو

کاربرد خودروها در زندگی امروزه بشر بسیار متنوع و بسیار گسترده‌است بطوری که اگر خودروها را از زندگی روزمره حذف کنیم شاید تمدن بشری دیگر به شکل کنونی وجود نداشته باشد. عمده فعالیت خودروها در زمینه‌های زیر است:
• ترابری:
واژه ترابری خود گویای فعالیت انجام شده توسط خودروها است. چرا که قسمت اعظم مواد و اشیاء انسان‌ها نیز خود بخش وسیعی از حمل و نقل را شامل می‌شود.
• تولید توان کششی:
کاربرد دیگر خودروها در تولید توان کششی است که در بخش‌هایی مثل کشاورزی و یا صنعت و یا خدمات مورد استفاده قرار می‌گیرد. این کاربرد می‌تواند در قالب یک تراکتور کشاورزی یا یک لیفت‌تراک و یدک‌کش و یا یک ماشین راهسازی جلوه گر شود.
آنتیک
به اتومبیلهای قدیمی و ارزشمند ساخته شده پس از آغاز قرن بیستم میلادی، اتومبیل آنتیک می‌گویند؛ به طوری که به اتومبیل‌های ساخته شده تا قبل از سال ۱۹۱۸(سال وقوع جنگ جهانی اول)، وتران و به اتومبیل‌های تولید شده در فاصله زمانی سالهای ۱۹۱۸ تا ۱۹۳۰، وینتاژ گفته می‌شود. اتومبیل‌های آنتیک معمولاً مورد علاقه کلکسیونرها هستند. برای مثال اتومبیلهای قدیمی ساخته شده در سالهای پس از ۱۹۳۰ مانند استون مارتین یا جگوار مدل ای (پس از ۱۹۶۰) مورد علاقه کلکسیونرها هستند که گاهی به آنها اتومبیل‌های کلاسیک می‌گویند.