Bil

Från Wikipedia

Denna artikel handlar om fordonsslaget bil. Se också bil (olika betydelser).

Uppslagsordet Automobil transporterar hit. För tidningen, se Automobil (tidning).

En bil är ett motorfordon som är försett med åtminstone tre hjul, och som inte kan anses vara en motorcykel eller en moped. Bilar delas in i personbilar, lastbilar och bussar. Från början användes benämningen automobil, som är latin och betyder "självgående". Förkortningen gjordes ursprungligen av den danska tidningen Politiken, 1902.

[redigera] Uppbyggnad

Mercedes SLK 200 cab med plåttak.

Volvo 850 Turbo.

1923 Ford Model T Roadster

BMW 3-serie cabriolet

Saab 9-5 kombi.

Volvo Amazon från 1970.

En bil består av en kaross med hjulupphängningar, motor, växellåda, drivaxlar, bromssystem, styrinrättning, elsystem, förarplats, passagerarutrymme och lastutrymme. Moderna bilar har en ratt som styranordning. I länder med högertrafik är vänsterstyrda bilar vanligast, medan högerstyrda bilar förekommer mest i länder med vänstertrafik (Japan, Australien, Storbritannien)

[redigera] Motor

I dag dominerar dieselmotorer för bussar och lastbilar, medan bensinmotorer är vanligast för personbilar, även om andelen dieselmotorer ökar även för denna kategori. Anledningen till att dieselmotorer sitter i tunga fordon är att dessa har högt vridmoment (Nm) och fungerar därför effektivast i ett tungt fordon, medan en bensinmotor har mycket lägre vridmoment och passar därför till ett lättare fordon. Även wankelmotorer och elmotorer förekommer. Hybridbilar innehåller minst två kraftkällor, till exempel elmotor och ottomotor.

Som drivmedel för förbränningsmotorer används för närvarande oftast bensin eller dieselolja. Men det förekommer även andra bränslen, exempelvis naturgas. Av särskilt intresse är den ökande användningen av olika typer av biobränslen, som exempelvis biogas, etanol och rapsmetylester (RME).

Forskning pågår även med målet att kunna använda vätgas som drivmedel, antingen som bränsle för kolvmotorer, eller med bränsleceller som försörjer elmotorer.

[redigera] Kraftöverföring

Motorn alstrar en roterande rörelse som via en växellåda omvandlas till lämpligt varvtal och vridmoment på drivhjulen.

En bil med fyra hjul kan vara framhjulsdriven, bakhjulsdriven eller fyrhjulsdriven.

[redigera] Elförsörjning och elektronik

Bilmotorn driver en generator som omvandlar rörelseenergi till elektrisk energi. Denna energi lagras i bilbatteriet och används för elförsörjning av startmotor, tändning, bränslepumpar et cetera. Batteriet levererar också el till hjälpsystem som strålkastare och vindrutetorkare. Bilar hade tidigare (tidigt 60-tal) ofta en likströmsgenerator, men numera i allmänhet en växelströmsgenerator som laddar även vid låga motorvarvtal. Orsaken till att en växelströmsgenerator laddar bättre vid låga motorvarvtal är att det är lättare att få en växelströmsgenerator att tåla höga varvtal. En växelströmsgenerator kan därför förses med liten remskiva så att generatorn får högt varvtal redan vid låga motorvarvtal. I växelströmsgeneratorer sitter dioder som likriktar strömmen eftersom endast likspänning kan användas för att ladda batteriet.

Tidigare var det vanligt att bilar hade elsystem med 6 volts spänning, men efter 1960-talet har de flesta bilar elsystem på 12 volt, som är effektivare på grund av bland annat lägre spänningsfall (mindre förluster). I framtiden kan spänningen komma att höjas ytterligare.

Ottomotorer behöver en gnista för att bränsle-luftblandningen ska antändas. Antändningen sker vanligtvis genom att spänningen från bilens elsystem transformeras upp i en tändspole, så att spänningen blir tillräckligt hög (Över ca 10 000 volt) för att en cirka 1 mm lång gnista skall skapas, som i sin tur i tänder bränsle-luftblandningen.

[redigera] Säkerhet

Även om de första bilarna, som i stort sett saknade säkerhetssystem, hade färre olyckor per personkilometer än hästfordonen har de i dag kommit att stå för en stor del av olyckorna i världen. Bilolyckor dödar ungefär en miljon människor om året i hela världen.

Bilsäkerheten har med åren förbättrats mer och mer, några exempel på utvecklingen är:

[redigera] Miljöpåverkan

Successivt har kraven skärpts när det gäller utsläpp av miljö- och hälsofarliga avgaser (emissioner). Moderna bilar är därför försedda med avgasrening.

För bensindrivna motorer består avgaserna huvudsakligen av:

Kolmonoxid (CO)
Kväveoxider (NO_X)
Kolväten (HC)
Koldioxid (CO₂)

Genom att utnyttja katalysatorer (av trevägs-typ) i avgassystemet, samt reglera bränsleblandningen i motorn så att förbränningen blir optimal (lambda=1) kan halterna av kolväten, kolmonoxid och kväveoxider reduceras avsevärt. Införandet av denna teknik har, jämte övergång till blyfri bensin, inneburit ett stort utvecklingssteg ur miljösynpunkt. De kvarstående problemen är huvudsakligen utsläpp av koldioxid, vid utnyttjande av fossila bränslen, men även kallstartegenskaper (den tid som behövs innan katalysatorn uppnått driftstemperatur och därmed renar avgaserna) samt utsläpp av partiklar och ozon. Genom att utnyttja biobränslen blir nettotillskottet av koldioxid till atmosfären reducerat (men ej eliminerat i de fall då bränsleproduktion och distribution innebär utnyttjande av fossila bränslen).

Dieselmotorer har bättre verkningsgrad jämfört med otto-motorer (särskilt vid låg last) vilket gör att bränsleförbrukningen, och därmed koldioxidutsläppen, är lägre - typiskt 20 procent lägre jämfört med motsvarande bensinmotor. Även utsläpp av kolväten och koloxid blir låga, men de mest svårbemästrade komponenterna i avgaserna är:

Kväveoxider (NO_X)
Partiklar

Med katalysatorer, förfinad bränsleinsprutning (med högt tryck) och avancerade styrsystem för sekvensstyrning av bränsleinsprutningen kan emissionerna reduceras. Partikelfilter används för att komma ned till acceptabla nivåer av partikelutsläpp.

Motorer som drivs med biogas eller naturgas ger i allmänhet lägre nivåer av hälso- och miljöfarliga avgaser, jämfört med motorer som drivs med bensin eller dieselolja.

Motorer som drivs med vätgas släpper enbart ut vattenånga, vilket gör detta till ett mycket intressant alternativ i framtiden. För närvarande återstår en del problem att lösa för att tekniken skall bli praktiskt användbar och ekonomisk, inte minst när det gäller produktion och distribution av vätgas.

[redigera] Historik

Huvudartikel: Bilens historia

Cognots "Fardier a vapeur" från år 1769.

Daimlers ombyggda hästdroska från år 1886.

Bilens ursprung går att spåra i de självgående vagnar drivna med ångmotorer som konstruerades först av fransmannen Joseph Cugnot. Denne utvecklade en självgående artillerivagn kallad "Fardier à vapeur" år 1769. År 1801 konstruerades den första vagnen för persontrafik av engelsmannen Richard Trevithick. Under 1800-talets första hälft konstruerade sedan ett antal liknande vagnar både i Frankrike och England.

Den första vagnen med förbränningsmotor byggdes av fransk-belgaren Étienne Lenoir år 1862. Den första med bensinmotor kom år 1870 och var konstruerad av tysk-österrikaren Siegfried Marcus men så långt var det ganska experimentellt.

Det var först år 1886 som två praktiskt användbara bilar byggdes. Oberoende av varandra konstruerade de två tyska ingenjörerna Gottlieb Daimler och Carl Benz varsin bensindriven bil. Daimlers var baserad på en hästdroska där han monterat en motor mitt i vagnen och en styranordning vid framsätet som gick genom golvet ned till framaxeln.

De första bilarna var dock alldeles för dyra och underhållskrävande för att bilen skulle slå igenom som fortskaffningsmedel. Amerikanen Henry Ford gjorde, i och med den masstillverkning på löpande band som 1913 inleddes av T-Forden, bilen till var mans egendom.

Andra mycket betydelsefulla bilmodeller är:

Volkswagen Typ 1: Producerades från 1938 till 2003 - de första decennierna i Tyskland och de sista åren i Mexico.
Austin Mini: En banbrytande bil med modernt kompakt byggsätt - ett hjul i varje hörn, tvärställd motor och framhjulsdrift.

[redigera] Biltyper

Juridiskt delas bilar in i personbilar, bussar och lastbilar. Några fordonstyper som starkt påminner om bilar är mopedbilar, som enligt lagen är mopeder, och EPA-traktorer, som enligt lagen är traktorer.

Personbilar kan delas in i olika kategorier efter sin karossform. De vanligaste formerna är: