Hay una amplia variedad de sistemas de propulsión disponibles o potencialmente disponibles para automóviles y otros vehículos. Las opciones incluían motores de combustión interna alimentados por gasolina , diésel , propano o gas natural ; vehículos híbridos , híbridos enchufables , vehículos de pila de combustible alimentados por hidrógeno y todos los coches eléctricos . Los vehículos de combustible parecen tener la ventaja debido a la autonomía limitada y al alto coste de las baterías . Algunas opciones requerían la construcción de una red de estaciones de abastecimiento o carga . [1] Al no haber una ventaja convincente para ninguna opción en particular, los fabricantes de automóviles siguieron vías de desarrollo paralelas utilizando una variedad de opciones. Reducir el peso de los vehículos fue una de las estrategias empleadas.
El uso de alta tecnología (como unidades de control electrónico de motores ) en diseños avanzados, 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 piezas chinos que, a partir de 2013, tenían presupuestos de desarrollo bajos y carecían de capacidad para producir piezas para diseños de motores y trenes de potencia de alta tecnología. [2]
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 utilizando una alta velocidad de rotación. Sin embargo, los motores de automóvil a veces se modifican para uso marino, formando un motor de automóvil marino .
En los primeros años se probaron motores de vapor y eléctricos , pero con un éxito limitado. En el siglo XX, el motor de combustión interna se volvió dominante. En 2015, el motor de combustión interna sigue siendo el más utilizado, pero parece probable que se produzca un resurgimiento de la electricidad debido a la creciente preocupación por las emisiones de gases de escape de los motores de combustión interna .
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 se enfrentaron a la competencia de los motores de vapor y los motores eléctricos . Los motores de combustión interna de la época funcionaban con gasolina. Los motores de combustión interna funcionan con el concepto de un pistón que es empujado por la presión de una determinada explosión. [3] Esta explosión quema el hidrocarburo dentro del cilindro de un motor. De todos los automóviles fabricados durante la época, solo alrededor de una cuarta parte se consideran de combustión interna. En los siguientes años, el motor de combustión interna se convirtió en el motor automotriz más popular. [4] En algún momento del siglo XIX, Rudolf Diesel inventó una nueva forma de energía de combustión interna, utilizando un concepto de inyección de combustible líquido en aire calentado únicamente por compresión. [3] Este es el predecesor del motor diésel moderno que se usa en automóviles, pero más específicamente, en vehículos pesados como semirremolques.
Los motores de gasolina se convirtieron rápidamente en la opción preferida tanto de los fabricantes como de los consumidores. A pesar del arranque brusco, el motor ruidoso y sucio y el difícil cambio de marchas, las nuevas tecnologías, como la cadena 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 a 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 arranque eléctrico , que permitía arrancar el motor sin necesidad de una manivela mecánica. [5] La abundancia de combustible propulsado por gas hizo que los automóviles a gas fueran muy 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 impulsado por la expansión del 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 hidrocarburos inyectado para crear movimiento mecánico. A principios de la década de 1900, el alcohol de madera era un combustible popular para los automóviles franceses y alemanes, pero como los gobiernos impusieron grandes impuestos a la producción, el precio del alcohol de madera aumentó 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 eran comúnmente conocidos 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 diésel , gasolina y etanol .
La máquina de vapor se inventó a finales del siglo XVIII y se convirtió en el principal método de propulsión de motores y, pronto, de locomotoras . Uno de los automóviles de vapor más populares fue el “Stanley Steamer”, que ofrecía baja contaminación, potencia y velocidad. La desventaja de estos automóviles de vapor era la falta de fiabilidad, la complejidad y los frecuentes accidentes que se producían con ellos. El tiempo de arranque de un automóvil de vapor podía tardar hasta 45 minutos, lo que anulaba el objetivo de un transporte más rápido. Cuando se mejoró el automóvil de vapor, la complejidad de su fabricación en relación con los automóviles de gasolina hizo que los automóviles de vapor no fueran rentables. [5]
Una máquina de vapor es un dispositivo que transforma el calor en movimiento mecánico. Esto se consigue mediante el uso de calderas, que crean vapor hirviendo agua. A principios del siglo XX, Abner Doble introdujo en Estados Unidos un automóvil propulsado por vapor que tenía capacidades que podrían superar en eficiencia al Modelo T de Ford . [8] Se sabe que el vapor tiene un consumo de combustible muy eficiente con una fuente de alta potencia. Por eso, la mitad del mundo se alimentó con vapor durante casi todo el siglo XIX y casi la mitad del siglo XX. El principal inconveniente de la máquina de vapor en los automóviles era que se requería que los operadores tuvieran pleno conocimiento de las calderas y las máquinas de vapor antes de operarlas, ya que era perjudicial para la propia máquina si el operador la descuidaba. [7]
Los vehículos eléctricos parecían ser la opción más viable, al igual que los automóviles a vapor. Se inventaron a principios del siglo XIX y se convirtieron en una opción viable de transporte alrededor de 1890, cuando William Morrison creó el primer automóvil eléctrico que viajaba a 22,5 kilómetros por hora. Los automóviles eléctricos generaban poca contaminación y un viaje silencioso, a diferencia de sus homólogos de gasolina. La mayor desventaja de los automóviles eléctricos era la autonomía. El automóvil eléctrico típico podía alcanzar unos 32 kilómetros antes de necesitar una recarga. Los fabricantes no podían aumentar la cantidad de baterías, debido al volumen de las baterías en ese momento. Sin un incentivo para comprar automóviles eléctricos, los automóviles a gasolina 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 suministra la energía al motor, que puede ser de corriente alterna (CA) o de corriente continua (CC). La diferencia entre los motores de CA y CC es el tipo de sistema que se requiere para que funcione en un vehículo eléctrico. Un motor de CA es generalmente más barato, pero los componentes necesarios para hacerlo funcionar 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 es que el vehículo eléctrico es más simple que el vehículo de gasolina. [9] El vehículo eléctrico omite los componentes del coche 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 coches de gasolina. [10]
En la década de 1970, el vehículo eléctrico hizo su reaparición debido al embargo de petróleo 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 hacia los vehículos eléctricos nuevamente. 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 una autonomía de aproximadamente 40 millas. [11]