Những phát minh có tính bước ngoặt của ngành công nghiệp ô tô

Sự ra đời của những phát minh này đã giúp ngành công nghiệp xe hơi thay đổi mạnh mẽ và có những chiếc ô tô hiện đại như ngày nay.

Động cơ hơi nước – Sự khởi đầu của ngành ô tô

Động cơ hơi nước là một trong những phát kiến đầu tiên của ngành kỹ thuật cơ khí ô tô. Mặc dù ban đầu, động cơ này ra đời nhằm bơm nước từ hầm mỏ ra, nhưng theo thời gian, kích thước của động cơ đã được thu nhỏ đi nhiều.

Động cơ hơi nước hoàn chỉnh đầu tiên được phát triển bởi James Watt vào năm 1775 và đây là một sự tinh chỉnh của động cơ Newcomen trước đó.

Động cơ hơi nước hoàn chỉnh đầu tiên ra đời năm 1775

Sự ra đời của động cơ hơi nước đã dẫn tới sự phát triển đầu máy và tàu chạy bằng hơi nước, trước khi được cải tiến để sử dụng cho những chiếc xe ô tô đầu tiên vào khoảng những năm 1850.

Sứ mệnh của xe sử dụng động cơ hơi nước kết thúc khi Henry Ford hoàn thiện quy trình sản xuất xe động cơ đốt trong. Bộ đề điện cho động cơ đốt trong cũng đặt dấu chấm hết cho động cơ khởi động bằng tay quay. Những chiếc xe dùng động cơ đốt trong đã đẩy lùi xe động cơ hơi nước nhờ giá thành rẻ hơn hẳn.

Động cơ đốt trong giúo ô tô rẻ hơn

Ban đầu được lên ý tưởng bởi Nicolaus Otto vào năm 1876 và sau đó được Gottleib Daimer chỉnh sửa và tối ưu hóa vào năm 1885, động cơ đốt trong đã khai sinh ra khái niệm về ô tô hiện đại. Nó vượt trội hơn động cơ hơi nước, về cả hiệu suất và sức mạnh.

Nicolaus Otto là người lên ý tưởng sáng chế động cơ đốt trong

Năm 1891, Karl Benz, đã đăng kí cho động cơ này vào bằng sáng chế Benz-Motorwagen, chiếc xe đầu tiên kết hợp động cơ đốt trong với khung gầm.

Hệ thống điều hòa

Vào những năm đầu thập niên 1970, hệ thống điều hòa trong cabin là một trải nghiệm mới lạ đối với người dùng tại thị trường Anh quốc, nhưng tại Mỹ nó đã trở thành một tính năng quen thuộc trên ô tô. Những chiếc ô tô đầu tiên sở hữu hệ thống điều hòa từ năm 1940, do công ty “Babcock and Bishop” cung cấp.

Những chiếc ô tô đầu tiên sở hữu hệ thống điều hòa từ năm 1940

Hệ thống này tiêu tốn nhiên liệu khá nhiều khi khởi động, chính vì thế nó không quá phổ biến. Tuy nhiên đây vẫn là dấu mốc quan trọng, tạo tiền đề cho hệ thống điều hòa Chrysler Airtemp mạnh mẽ và nhỏ gọn hơn, ra đời vào năm 1953.

Màn hình giải trí cảm ứng

Kể từ cuộc cách mạng điện thoại thông minh, các nhà sản xuất ô tô cũng bắt đầu phát triển bảng điều khiển trung tâm với màn hình giải trí cảm ứng. Tuy nhiên đây không phải là một sự kế thừa, màn hình cảm ứng trên ô tô thậm chí có trước iPhone của Apple khoảng 2 thập kỷ, lần đầu tiên xuất hiện trên chiếc Buick Riviera vào năm 1986.

Màn hình cảm ứng trên ô tô xuất hiện lần đầu trên chiếc Buick Riviera vào năm 1986

Ban đầu hệ thống này được gọi là bảng điều khiển đồ họa trung tâm. Màn hình có kích thước 9 inch với đồ họa màu xanh lá cây và có thể điều chỉnh mọi chức năng trên xe, bao gồm cả radio và hệ thống điều hòa.

Động cơ diesel tiết kiệm nhiên liệu

Động cơ diesel, hay động cơ nén – cháy (CI), được phát triển bởi Rudolf Diesel và ngày nay vẫn là động cơ đốt trong có hiệu suất nhiệt cao nhất. Trong một số trường hợp, động cơ diesel tốc độ thấp có thể có hiệu suất nhiệt chỉ hơn 50%.

Động cơ diesel là động cơ đốt trong có hiệu suất nhiệt cao nhất

Giống như cái tên, việc đánh lửa nhiên liệu được thực hiện bằng cách nén không khí cơ học trong buồng đốt, đến một nhiệt độ vừa đủ khiến diesel được phun vào buồng đốt tự bốc cháy (nén đoạn nhiệt). Điều này trái ngược với quá trình đánh lửa của động cơ xăng.

Hộp số tự động giúp lái xe dễ hơn

Hộp số tự động hoặc tự chuyển là một sự cải tiến lớn trong ngành chế tạo ô tô. Hệ thống tự động giúp giải phóng người lái khỏi việc phải thay đổi tỷ số truyền động bằng tay khi xe đang di chuyển.

Hộp số tự động ban đầu được phát triển vào năm 1921 bởi Alfred Horner Munro

Mặc dù sự phản hồi kém hơn và dễ bị lỗi hơn so với hộp số tay nhưng sự cải tiến này đã giúp tài xế bớt đi một việc cần làm khi lái xe. Công nghệ này cũng thực sự có ích cho những người khuyết tật. Hộp số tự động ban đầu được phát triển vào năm 1921 bởi Alfred Horner Munro, người Canada.

Phanh ABS

Hệ thống phanh ABS là một trong những phát minh an toàn quan trọng nhất từ trước đến nay, làm thay đổi nền công nghiệp sản xuất ô tô. Năm 1966, Jensen FF đã kết hợp hệ thống Dunlop Maxaret ABS một kênh với hệ dẫn động bốn bánh của Ferguson. Tuy nhiên trước đó vào năm 1923, kỹ sư Pierre Cayla đã công bố các thiết kế về tiền thân của phanh ABS.

Hệ thống chống bó cứng phanh ABS là một trong những phát minh quan trọng nhất từ trước đến nay

Hệ thống phanh của Pierre Cayla sử dụng bơm thủy lực điều khiển trung tâm để giảm áp lực phanh khi bánh xe chậm lại, giảm nguy cơ bị khóa bánh. Mặc dù đã có một số thử nghiệm, nhưng hệ thống này không được đưa vào sản xuất, chính vì thế mà Jensen mới được nhớ đến như “cha đẻ” của phanh ABS.

Dây an toàn ba điểm

Dây an toàn ba điểm được tạo ra vào năm 1959 nhưng lúc ấy chưa được thế giới đón nhận. Đến ngày 13/8/1959, hãng xe Thụy Điển – Volvo mới chính thức công bố sản phẩm dây đai an toàn ba điểm được trang bị trên mẫu xe PV54.

Sản phẩm này do Nils Bohlin thiết kế gần như khắc phục được hầu hết các điểm yếu ở dây đai an toàn hai điểm, nó trải rộng trên cơ thể người như: ngực, vai, xương chậu và quan trọng nhất là giữ cho người ngồi không bị lao lên phía trước hay bị văng ra ngoài như dây đai an toàn hai điểm.

Dây an toàn là trang bị tiêu chuẩn cho tất cả các ghế trên xe hơi hiện nay

Đến năm 1967, dây đai an toàn được áp dụng cho băng ghế sau, năm 1986 dây đai an toàn ba điểm được lắp đặt cho phần ghế giữa và đến năm 1993 thì nó trở thành trang bị tiêu chuẩn cho tất cả các ghế trên xe hơi.

Thiết kế cơ bản của đai an toàn ba điểm trên những chiếc xe hiện nay không có thay đổi kể từ khi Bohlin phát minh. Ngày nay thiết bị an toàn này là trang bị được yêu cầu trên mỗi chiếc ô tô con, xe tải và SUV mới.

Túi khí

Sau dây an toàn, túi khí là một trong những phát minh quan trọng nhất của ngành chế tạo ô tô. Túi khí được thiết kế để bơm căng cực nhanh khi xảy ra va chạm, và có thể xì hơi ngay tức khắc để tránh tạo sức ép lên lồng ngực người ngồi trên xe. Hàng nghìn mạng sống đã được cứu kể từ sau khi công nghệ này được áp dụng đại trà trong ngành sản xuất ô tô.

Cũng giống như dây an toàn, túi khí cũng là một trang bị tiêu chuẩn trên ô tô

Túi khí có thể bắt nguồn từ bóng chứa khí được sử dụng từ những năm 1950. Phát minh này ghi nhận công lao của John W. Hetrick, người đã đăng ký bằng sáng chế của mình vào năm 1951. Một hệ thống tương tự cũng được Walter Linderer đăng ký bằng sáng chế ở Đức cùng thời điểm đó. Cả hai hệ thống đều sử dụng khí nén được kích hoạt bằng lò xo, va chạm hoặc bằng tay của người lái.

Bước ngoặt lớn của túi khí bắt đầu từ những năm 1960 khi công nghệ cảm biến va chạm được ứng dụng rộng rãi. Các hãng xe lớn như Mercedes-Benz, GM, Ford và Chrysler đã lắp đặt túi khí vào xe của mình từ những năm 1970, nhưng phải đến những năm 1990 thì bộ phận này mới trở thành trang bị tiêu chuẩn trên ô tô.

Động cơ xe điện

Động cơ xe điện đã tồn tại lâu hơn nhiều so với chúng ta nghĩ. Chiếc xe điện đầu tiên đã xuất hiện ở London từ năm 1884. Một mẫu xe điện cổ khác là của Flocken Elektrowagen, sản xuất tại Đức năm 1888. Chiếc xe chạy bằng động cơ điện, cùng với động cơ hơi nước, thực sự bán chạy hơn loại xe chạy bằng động cơ đốt trong vào những năm đầu của thời đại ô tô, ít nhất là trước khi ra đời động cơ khởi động điện.

Động cơ xe điện khá phổ biến vào cuối những năm 1800 và đầu những năm 1900

Những chiếc xe điện đời đầu khá phổ biến vào cuối những năm 1800 và đầu những năm 1900, vì chúng mang đến một mức độ thoải mái và dễ sử dụng mà các công nghệ khác không đạt được vào thời điểm đó. Người ta ước tính khoảng 30.000 chiếc xe như vậy đã được sản xuất vào đầu thế kỷ 20.

Mặc dù vậy, động cơ đốt trong cuối cùng đã chiến thắng, đẩy những chiếc xe điện vào bóng tối cho đến thời kỳ phục hưng vào cuối thế kỷ 20.