Existe 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 , diésel , propano o gas natural ; vehículos híbridos , híbridos enchufables , vehículos de pila de combustible impulsados por hidrógeno y todos los coches eléctricos . Los vehículos propulsados por combustible parecen tener ventaja debido a la autonomía limitada y el alto coste de las baterías . Algunas opciones requerían la construcción de una red de estaciones de carga o abastecimiento de combustible . [1] Sin ninguna 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 electrónicas de control de motores ) en diseños avanzados resultantes de importantes inversiones en investigación para el desarrollo por parte de los países europeos y Japón parecía darles una ventaja sobre los fabricantes de automóviles y proveedores de repuestos chinos que, en 2013, tenían bajas presupuestos de desarrollo y carecían de capacidad para producir piezas para diseños de motores y trenes de potencia de alta tecnología. [2]
La principal característica 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 máquinas de vapor y motores eléctricos , pero con éxito limitado. En el siglo XX, el motor de combustión interna (ICE) se volvió 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 de combustión interna .
A partir de 2017, la mayoría de los automóviles en los Estados Unidos funcionan con gasolina . A principios del siglo XX, los motores de combustión interna se enfrentaron a la competencia de las máquinas 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 empujado por la presión de una determinada explosión. [3] Esta explosión quema el hidrocarburo dentro del cilindro de un motor. De todos los coches fabricados en aquella época, sólo alrededor de una cuarta parte se consideran 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 energía de combustión interna, utilizando el concepto de inyectar combustible líquido en aire calentado únicamente por compresión. [3] Este es el predecesor del moderno motor diésel utilizado en automóviles, pero más específicamente en vehículos pesados como los semirremolques.
Los motores de gasolina se convirtieron rápidamente en la elección 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 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 hizo bajar 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 automóviles de gas propulsados por combustible es muy capaz y asequible. 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 funciona gracias a la expansión del gas que se crea mediante 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 movimiento mecánico. A principios del siglo XX, el alcohol de madera era un combustible popular para los automóviles franceses y alemanes, pero cuando 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 se conocían comúnmente como motores de gasolina. Aunque los motores de gasolina se hicieron populares, no eran particularmente deseables debido al peligro de fugas de combustible que podían provocar explosiones. Por lo tanto, muchos inventores intentaron crear un motor de queroseno. Esta no fue una empresa exitosa al aplicarlo para uso automotriz. Existen 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 fue el método principal para impulsar motores y, pronto, 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 es la falta de fiabilidad, la complejidad y los frecuentes accidentes que ocurrían con ellos. El tiempo de puesta en marcha de un vagón de vapor puede tardar hasta 45 minutos, lo que frustra el propósito de un transporte más rápido. Cuando se mejoró el automóvil de vapor, la complejidad de la fabricación en relación con los automóviles de gas 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 generan vapor al hervir agua. A principios de 1900, Abner Doble introdujo un automóvil propulsado por 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 fuente de alta energía. Por eso la mitad del mundo funcionó 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 los operadores debían tener pleno conocimiento de las calderas y máquinas de vapor antes de operar, 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 de vapor. Se inventaron por primera vez a principios del siglo XIX y se convirtieron 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 desplazamiento silencioso, a diferencia de sus homólogos de gasolina. El mayor inconveniente de los coches eléctricos era la autonomía. Un coche eléctrico típico podría recorrer unos 32 kilómetros antes de necesitar 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 de 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 energía al motor, que es corriente alterna (CA) o corriente continua (CC). La diferencia entre motores de CA y CC es el tipo de sistema que se requiere para hacerlo funcionar 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 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 más rápida de potencia, el vehículo eléctrico puede acelerar más rápido que los coches de gasolina. [10]
En la década de 1970, el vehículo eléctrico reapareció a causa del 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 empezaron a mirar de nuevo 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. Sólo podían viajar hasta 45 millas por hora y tenían un alcance de aproximadamente 40 millas. [11]