خودروها چگونه کار می کنند؟

خودروها ماشین هایی هستند که می توانند مردم را حمل کنند. خودرو وسیله اصلی سفر صدها میلیون نفر در سراسر جهان است. خودروها، احتمالا بیش از هر اختراع دیگری در تاریخ، شیوه زندگی ما را تغییر دادند. در ابتدا تنها چند نفر ماشین داشتند، اما بعد از مدتی مردم بیشتر و بیشتری آنها را خریداری کردند، زیرا مردم زندگی خود را بهبود میبخشیدند. کشاورزان با خودرو قادر به آوردن محصولات خود به مکان هایی دورتر از محل کشت بودند. ظاهر شهرهای بزرگ و کوچک نیز تغییر کرد. کارگران بیشتر و بیشتری برای رسیدن سرِ کار به رانندگی رو آوردند و مردم شروع به رفتن به حومه‌ی شهرها در خارج از مراکز شهر کردند. دو نوع اساسی ترمز وجود دارد: ترمز استوانه‌ای یا ترمز دیسکی. در هر دو مورد یک پد اصطکاک با کمک یک سیستم هیدرولیکی در برابر یک استوانه یا دیسک فشار داده می شود. ماشین ها مشاغل بسیاری را به مردم می دهند. میلیون ها نفر در سراسر جهان در کارخانجات تولید خودرو مشغول به کار هستند. میلیون ها نفر بیشتر در ایستگاه های سوخت گیری، رستوران ها یا مسافر خانه‌های بین راهی که مسافران در آن توقف می کنند کار می کنند.
با این حال، اتومبیل ها مشکلاتی نیز ایجاد می کنند. میلیون ها نفر در حوادث اتومبیل هر ساله میمیرند. خودروها هوایی را که تنفس میکنیم آلوده می کنند و فضای پارکینگ در شهرها کم یاب است زیرا همه می خواهند از اتومبیل های خود برای رسیدن به مراکز شهر استفاده کنند.

چگونکی کار خودروها

خودروها ماشین های بسیار پیچیده ای هستند و همه سیستم های آنها با هم کار می کند. این سیستمها به خودرو قدرت می‌دهند، آن را کنترل و هدایت می کنند و برای سرنشینان راحتی فراهم می‌آورند.  

موتور

قلب هر ماشین موتور آن است. موتور قدرت را تولید می کند که چرخ ها را میگرادند و نیز برق را برای چراغ و دیگر سیستم ها تولید می کند.
اکثر خودروها توسط یک موتور احتراق داخلی قدرت میگیرند. سوخت، معمولا گازوئیل یا بنزین، با هوا برای تولید گازهایی که انبساط می یابند، سوزانده می شود. یک شمعِ سوپاپ یک جرقه ایجاد می کند که گاز را میگیراند و باعث سوختن آن می شود. انرژی سوخت از طریق سیلندر حرکت می کند که در آن پیستون ها بالا و پایین می‌روند. آنها به میله هایی منتقل می شوند که میل لنگ را حرکت می دهند. موتورهای معمولی دارای چهار تا شش سیلندر هستند، اما مدل هایی با هشت و شانزده سیلندر هم وجود دارد. حرکت چرخشی از طریق رانشگر به چرخ های محرک منتقل می شود.

سیستم سوخت

سیستم سوخت، بنزین را از مخزن به موتور پمپ میکند. اتومبیل های قدیمی تر از کاربراتور استفاده میکنند که سوخت را با هوا مخلوط می کند و گاز را به موتور می فرستند. بعضی از خودروها سیستم تزریق سوخت خاصی دارند که بنزین را به موتور اسپری می کند. اتومبیل های مدرن دارای توربوشارجر هستند که هوای اضافی بیشتری را مکش میکند و بنابراین قدرت بیشتری تولید می کند.

رانشگر

موتور و تمام قطعاتی که قدرت را به چرخ ها می رسانند به عنوان رانشگر نامیده می شوند. این شامل سیستم انتقال، شفت محرک، دیفرانسیل، محور و چرخ های محرک است که خودرو را حرکت می دهند. در حالی که اکثر اتومبیل ها دارای چرخ های محرک جلو هستند، برخی از آنها دارای چرخهای محرک در عقب هستند. خودروهایی که نیاز به رانندگی روی هر نوع زمینی دارند، هر چهار چرخشان محرک است.
سیستم انتقال، سرعت و گشتاور را کنترل می کند. هنگامی که یک ماشین در سرعت نرمال در یک جاده صاف حرکت می کند نیازی به گشتاور خیلی زیادی ندارد تا بتواند حرکت کند، اما وقتی می خواهید یک ماشین را در شیب یک تپه استارت کنید، موتور باید قدرت بیشتری تولید کند. جعبه دنده سرعت و قدرت موتور را در شرایط مختلف رانندگی کنترل میکند.
در اتومبیل با انتقال دستی شما باید با فشار دادن کلاچ با پای خود و حرکت یک اهرم دنده ها را تغییر دهید. در اتومبیل با انتقال اتوماتیک، دنده بدون کنترل توسط راننده تغییر میکند. دنده های پایین تر به ماشین گشتاور بیشتری می دهد. هنگامی که ماشین سریع تر حرکت می کند، انتقال به دنده های بالاتر شیفت می کند.
شفت محرک، قدرت را به محور که به چرخها متصل است حمل میکند. این شفت چندین مفصل دارد که محور و چرخها را هنگامی که خودرو روی سطوح ناصاف یا دست انداز رانده میشود قابل حرکت میسازند.
دیفرانسیل به انتهای عقب شفت محرک متصل است. این اجازه می دهد که چرخ ها با سرعت های مختلف چرخیده شوند؛ چرا که در منحنی ها چرخ های بیرونی باید مسافت بیشتری را نسبت به چرخهای درونی طی کنند.

سیستم فرمان خودرو

سیستم فرمان، چرخ های جلو را کنترل می کند. گرداندن فرمان اتوموبیل باعث می شود که چرخهای جلو به سمت چپ یا راست جهت گیری شوند. بیشتر خودروها دارای فرمان قدرت هستند؛ یک سیستم هیدرولیکی چرخاندن چرخها را برای راننده آسان تر می کند.

سیستم ترمز

سیستم ترمز سرعت ماشین را کم می‌کند یا آن را متوقف می‌نماید. ترمزها بر روی هر چهار چرخ عمل می کنند. دو نوع اساسی ترمز وجود دارد: ترمز استوانه‌ای یا ترمز دیسکی. در هر دو مورد یک پد اصطکاک با کمک یک سیستم هیدرولیکی در برابر یک استوانه یا دیسک فشار داده می شود.
تمام اتومبیل ها دارای ترمز دستی اضطراری هستند که در صورت عدم کارکرد سیستم هیدرولیکی استفاده می شوند. این ترمز همچنین به عنوان ترمز پارکینگ نامیده می شود زیرا شما از آن استفاده می کنید تا وسیله نقلیه را از حرکت بدون گاز به پایین تپه باز دارید. سیستم های ترمز ضد قفل (ABS) هنگامی که روی ترمز میکوبید چرخش چرخها را ادامه میدهند. این سیستم کنترل شده توسط کامپیوتر اگر شما روی یک جاده لغزنده باشید از سُر خوردن خودروی شما جلوگیری میکند.  

سیستم تعلیق

سیستم تعلیق، وزن ماشین را پشتیبانی می کند. این سیستم شامل چرخ ها، محورها، لاستیک ها و فنرها میشود. اکثر اتومبیل ها دارای کمک فنر برای تضمین یک سواری روان است. فنرها بین محور چرخ ها و بدنه خودرو قرار دارند. آنها اجازه می دهند که هر چرخ به صورت انفرادی به طرف بالا و پایین حرکت کند. تایرها هم کمک می کنند تا سواری حتی راحت تر انجام شود. آنها به گونه‌ای ساخته شده‌اند که در تمام شرایط به خود رو توانایی گیر داشتن به جاده را بدهند.

سیستم اگزوز

هنگامی که یک خودرو سوخت میسوزاند گازهایی تولیدی تولید میشود. آنها باید دور شوند تا سوخت های جدید بتوانند سوخته شوند. پیستونها در سیلندرهای موتور گاز را با فشار از موتور خارج می کنند. گاز از میان یک صدا خفه کن به لوله های اگزوز عقب می رود. صدا خفه کن ماشین را بی سر و صدا نگه می دارد. برای حدود سی سال است که خودروها با یک مبدل کاتالیستی مجهز شده‌اند. این مبدل، آلودگی را با تبدیل گازهای مضر به دی اکسید کربن و آب کاهش می دهد.

سیستم خنک کننده

سوختن سوخت داخل موتور یک خودرو گرمای زیادی ایجاد می کند. بیشترِ این گرما باید توسط یک سیستم خنک کننده برداشته شود. سیستم های خنک کننده مایع، دارای مخلوطی از آب و مواد شیمیایی هستند. یک پمپ آب باعث می شود این مخلوط بین سیلندرهای موتور جریان یابد. آب گرم سپس از به میان یک رادیاتور، جایی که هوا گرما را دور می کند، پمپ می شود.  

سیستم روغن کاری

وجود روغن برای کار کردن موتور مهم است. روغن در میان قسمتهای متحرک جریان می‌یابد به گونه‌ای که فلز مستقیماً در برابر قطعات فلزی دیگر مالش پیدا نمی‌کند. بدون روانکاری، فلز بیش از حد گرم می شود و موتور تخریب می شود.
روغن در مخزن روغن در پایین موتور ذخیره می شود. از آن جا روغن در اطراف موتور پمپ می شود. یک فیلتر، گرد و خاک و کثیفیها را برمی‌دارد به طوری که هیچ آسیبی به قطعات موتور وارد نشود. پس از آن که کیلومترهای مشخصی راندید، باید روغن و فیلتر روغن را عوض کنید.

داشبورد

داشبورد دارای ابزارهای بسیاری است که به شما نشان می دهد سرعت حرکت شما چه مقدار است، چه مقدار بنزین در مخزن باقی مانده است، دمای روغن چقدر است، و برخی اطلاعات دیگر.

بدنه

بدنه خودرو پوسته خارجی است که قطعات مکانیکی و مسافران داخل را احاطه کرده است. بیشترِ بدنه از فولاد ساخته شده است اگر چه برخی از قطعات از پلاستیک قوی یا فایبرگلاس ساخته شده است. بدنه شامل اتاقک مسافر، کاپوت، صندوق عقب، و گلگیرهایی که چرخها را پوشش می دهند است.

انواع اتومبیل ها

اتومبیل کوپ : ماشین دو درب با سقف ثابت و صندلی عقب کوچکتر.
خودروی قابل تبدیل : یک ماشین با سقف انعطاف پذیر که می تواند در خود تا شود، به طوری که شما می توانید بدون آن رانندگی کنید.
استیشن واگن یا اتومبیل استیشن : وسایل نقلیه درازتر برای خانواده های بزرگتر؛ اغلب اوقات آنها یک ناحیه بار توسعه یافته‌تر دارند.
سدان : ماشین معمولی با دو ردیف صندلی و چهار درب. ماشین دارای صندوق عقب جداگانه برای بار و بنه است.
مینی وَن : یک خودرو بلندتر که مانند یک ون شکل داده شده است؛ تا سه ردیف صندلی دارد و می تواند 8 یا 9 نفر را حمل کند.
وسیله نقلیه ورزشی (SUV) : مانند یک کامیون کوچک ساخته شده است، دو دیفرانسیلی است و فضایی شبیه یک مینی وَن دارد. غالباً به صورت یک وسیله نقلیه بیراهه رو برای سفر در زمین خشن ساخته میشود.
خودرو اسپرت : پایین تا سطح زمین، تنها با دو جای سرنشین و یک موتور قدرتمند.

ویژگی های ایمنی

امروزه همه خودروها دارای ویژگی های ایمنی هستند که مسافران را از حوادثی که ممکن است در جاده ها رخ دهد محافظت کند. در تقریبا هر کشوری، مسافران باید کمربندهای خود را ببندند. کودکان و نوزادان باید در صندلی های ویژه قرار بگیرند.
از اواسط دهه 1990، تقریبا تمام اتومبیل ها با کیسه های هوائی مجهز شده اند. آنها به طور معمول در فرمان قرار دارند و اگر ماشین تصادف کند آنها بیرون میآیند و باد میشوند و از مسافران در برابر خوردن به شیشه جلو محافظت میکنند. اما قوانین ایمنی دیگری که خودروسازان باید دنبال کنند نیز وجود دارد. درب ها باید دارای قفل های ویژه ای باشند که در برابر تصادف مقاوم باشند و سپرها باید در صورت تصادف قادر به جذب قسمتی از نیرو باشند.

تاریخچه خودروها

در اواخر دهه 1770 نیکولاس جوزف کاگنات، یک مهندس فرانسوی، خودروی ساخت که با بخار کار میکرد. بسیاری از شرکت های آمریکایی نیز تولید محصولات خود را آغاز کردند، اما هزینه بسیار زیادی برای پرداخت هزینه ها به همراه داشتند.
با گذشت زمان، مهندسان شروع به آزمایش خودروهایی با بنزین کردند. آنها می توانستند سریعتر و در فاصله هایی طولانی‌تر سفر کنند. آنها همچنین امن تر از مدل های بخار شده بودند که با بنزین کار می کردند.
در اواخر قرن نوزدهم آلمان به مرکز ماشین سازی تبدیل شد. نیکولاس اوتو اولین موتور احتراق داخلی را ساخت، گوتلیب دایملر و کارل بنز همچنین ساخت موتورهای بنزینی را شروع کردند. تولید خودرو در ایالات متحده در دهه 1890 آغاز شد. هنری فورد شروع به تولید اتومبیل ها در خط مونتاژ کرد. کارگران فقط یک کار را انجام می دادند و قطعات خودرو بر روی کمربند نقاله عبور می کردند. تا سال 1908، مدل T فورد تبدیل به محبوب ترین ماشین در جهان شد و تا سال 1927 شرکت فورد موتور بیش از 15 میلیون از آنها را تولید کرده بود.
پس از کاهش تولید خودرو در طی دو جنگ جهانی، ماشین سازان شروع به اضافه کردن ویژگی های جدید به مدل های پس از جنگ کردند. فرمان قدرت، ترمزهای قدرت و کنترل های اتوماتیک مشترک شدند. خودروهایی بزرگ و بزرگتر در دهه 1950 و 1960 تولید شد. آنها در زمانی که نفت هنوز بسیار ارزان بود، از سوخت زیادی استفاده میکردند.
این وضعیت در دهه 1970 تغییر کرد، زمانی که کشورهای عربی نفتی شروع به افزایش قیمت نفت کردند چرا که کشورهای غربی از اسرائیل حمایت می کردند. در سالهای بعد از آن تلاش زیادی برای صرفه جویی و ذخیره سازی انرژی صورت گرفت. خودروسازان شروع به تولید خودرو های جمع و جور کم مصرف کردند که کارآمد بودند.
در همین حال، ژاپن و اروپا با خودروسازان آمریکایی رقابت می کردند. تا سال 1980 ژاپن به بزرگترین کشور تولید کننده خودرو در جهان تبدیل شده بود.

خودروی آینده

اگر چه خودروی امروزی یک ماشین بزرگ است که سریع، برازنده و زیبا به نظر می‌رسد، مهندسان دائما در حال کار بر روی ماشینی هستند که باعث خواهد شد که خودروهای امروز قدیمی به نظر رسند. کارشناسان می گویند که اتومبیل های آینده از پلاستیک و الیاف کربن ساخته می شوند که قوی تر و سبک تر از فولاد خواهند بود.
در حالی که نفت گرانتر و گرانتر می شود، منابع انرژی جایگزین مورد بررسی قرار می گیرند. بیودیزل، سلولهای سوخت هیدروژن، خودروهای الکتریکی و هیبریدی، منابع انرژی‌ای هستند که تولید کنندگان خودرو در آینده می توانند از آنها استفاده کنند.
ماشین ها تبدیل به ماشین های کامپیوتری می شوند. یک روز آنها ممکن است خودشان را برانند. بزرگراه ها و جاده های دیگری می تواند ساخته شود تا اتومبیل ها بتوانند برنامه ریزی شوند با استفاده از خود - رانندگی در امتداد آنها مسافرت کنند، در حالی که مسافران در پشت می‌نشینند و استراحت می‌کنند. این اتومبیل ها می‌توانند با رادار برای جلوگیری از تصادف با وسایل نقلیه دیگر موجود در جاده‌ها کنترل شوند.

بزرگترین کشورهای تولیدکننده خودرو در جهان	بزرگترین شرکت های تولیدکننده خودرو در جهان
کشور	تعداد *	کشور	تعداد *
ژاپن	11.6	تویوتا	9.5
ایالات متحده آمریکا	10.7	جنرال موتورز	9.3
جمهوری خلق چین	8.8	فولکس واگن	6.3
آلمان	6.0	فورد	6.2
کره جنوبی	4.0	هوندا	4.0
فرانسه	3.0	PSA	3.5
برزیل	2.9	نیسان	3.4
اسپانیا	2.8	فیات	2.6
کانادا	2.5	رنو	2.6
		هیوندای	2.6
		سوزوکی	2.6
		کرایسلر	2.5

* بر حسب میلیون اتومبیل در سال