מכונית היאכלי רכב מנועי גלגלי, המיועד לשאת נוסעים או מטען בדרכים וכבישים.
בתחילת עידן המכוניות פיתחו המהנדסים פתרונות הנעה שונים, שכללו מנועי בעירה פנימית,מנועים חשמליים,מנועי קיטור ועוד, אך מנועי הבעירה הפנימית מסוגמנוע בנזין ומנוע דיזל הם עדיין הנפוצים ביותר. מאז תחילתהמאה ה-21, עם עליית המודעות לזיהום האוויר, מיוצרות יותר מכוניות עם מנוע חשמלי כמנוע יחיד או בשילוב מנוע בעירה פנימית.
המילה מכונית נגזרת מהמילה "מכונה". את המילה חידשאיתמר בן-אב"י[1].[דרוש מקור] כינוי נפוץ למכונית הוא "אוטו", שמקורו בשפות מערביות ומהווה קיצור של "אוטומוביל". המכוניות הראשונות לא היו שונות במראה שלהן מהמרכבות של אותה תקופה. ומכיוון שהן נעו ללא סוסים אלא בעצמן הושרש השם Auto שהוא קיצור של Automobile ("נע בעצמו").
כלי הרכב הראשון שהונע באמצעות מנוע ונע ללאמסילה, פותח על ידי קפטן צרפתי בשםניקולא-ג'וזף קנו בשנת1770.
היה זהתלת אופן עםמנוע קיטור בן שניצילינדרים שנע במהירות של ארבעהקילומטר לשעה למרחק כמה מאותמטרים. כלי רכב נוספים מסוג זה פותחו ושוכללו במאה השנים שלאחר מכן, אך היו גדולים ומסורבלים. דגם של רכב זה מוצג במוזיאון הטכנולוגיה בפריז.
המצאתמנוע הבעירה הפנימית קידמה את פיתוח המכונית באופן משמעותי. בשונה ממנוע הקיטור, ממדיו היו קטנים יחסית וכך גם האמצעים הדרושים לנשיאת חומרי הדלק שלו, ולכן התאים במיוחד לכלי רכב קטנים דוגמת המכונית. הצרפתיז'אן אטיין לנואר הצליח בשנת1862 להתקיןמנוע כזה שהונע בגז בכרכרה בה הותקנה לראשונה מערכתהיגוי. במקביל פיתח באוסטריהזיגפריד מרכוס מנוע שתי פעימות המונע בדלק נוזלי והמציא את המאייד הראשון. בנוסף, המציא מרכוסמגנטוחשמלי שסיפק את הניצוץ אשר הצית את תערובת האוויר והדלק. כלי רכב זה חולל מהומה לא קטנה כאשר ניסה אותו מרכוס ברחובותוינה, ורק היכרותו עם האצולה חסכה ממנו את התערבות המשטרה. מכונית זו מוצגת במוזיאון הטכנולוגי בווינה.
בשנת1867 הציג הגרמניניקולאוס אוטו בתערוכת פריז את מנועארבע הפעימות הראשון. מנוע זה היה תודלק בגז והסתובב כ-180 סיבובים לדקה. אוטו רשםפטנט על המצאתו בגרמניה ובארצות הברית. הגרמניגוטליב דיימלר, שהתלהב ממנוע ארבע הפעימות של אוטו, שילב ב-1876 את תכנון המנוע של אוטו עם זה של מרכוס בכך שהסב את המאייד לשימוש בדלק נוזלי. ב-1885 הרכיב את המנוע על גביאופניים, וכך יצר את האופנוע הראשון.
מכונית ראשונה מתוצרת בנץ
מבלי שידע על עבודתו של רעהו, ניסה הגרמניקרל בנץ לפתח כלי רכב משלו ובשנת1879 הצליח לייצר מכונית המונעת במנוע בן שני צילינדרים, והיה לראשון שפיתח את מערכת ההצתה החשמלית מבוססת המצבר, המצת, המצמד, ההילוכים והמקרן. ב-1886 רשם פטנט על תלת-אופן פרי תכנונו שצויד במנוע ארבע פעימות בעל צילינדר בנפח 958 סמ"ק והספק של 3/4כוח סוס. דגם משופר הפך ב-1888 למכונית הראשונה שנמכרה אי פעם. למרות אמינותו של כלי הרכב הצליח בנץ למכור מכוניות בודדות בלבד עקב ספקנות הקונים ביעילות המוצר. יחסי ציבור טובים למכונית ניתנו על ידי אשתוברטה, אשר מבלי להודיע לבעלה נסעה במכונית יחד עם שני בניה הקטנים, ממנהיים לפפורצהיים וחזרה באותו היום. לאחר מכן נסע בנץ ליריד הסחר במינכן,מרחק של 200מיל, לקבלת מדלייתזהב על המצאתו. בנץ מכר רישיונות לייצור המנוע והמכונית ליזמים אחרים, ביניהם אמיל רוג'ר הצרפתי, אשר הצליח לייצר ולמכור יותר מכוניות בנץ בצרפת משהצליח בנץ עצמו בגרמניה.
המכונית הראשונה המונעת בבנזין שנבנתה בארצות הברית הייתה מכונית שהאחים דיוראה בנו בשנת1893 בספרינגפילד. "סטודיבקר" החלה בייצור מכוניות בשנת1897. בשנים הראשונות בארצות הברית היו פופולריות מכוניות מסוג "runabout" – ל-2מושבים ללא גג, ללא מגן נגד רוח וללא דלתות.
בהמשך קמו מספר יצרנים, שהבולט בהם היה רנסום אולדס שהקים את החברות "אולדסמוביל" ו"ריאו". יתרונו הגדול של אולדס היה בהגיית קו הייצור הראשון והקמתו ב-1902. רעיון זה אומץ במהרה גם על ידי המתחרים כשהנרי פורד עשה בו את השימוש המושכל ביותר עבור חברתפורד ושכלל אותו באופן משמעותי עד שבשיאו ייצר מכונית מדי 15 דקות ומודל T עלתה כמשכורת של 4 חודשים של פועל ב-1914.
מכונית אופיינית בתחילת המאה ה-21 מכילה בדרך כללמנוע (בדרך כלל מופעל בדלק, לעיתים בסולר,גז פחמימני מעובה או בגז טבעי), מערכת תמסורת ("הילוכים", או "גיר" בלעז), מערכת היגוי, מערכתבלמים, מערכת איתות,מראות,פנסים אחוריים וקדמיים ומגבים לשמשה הקדמית. מערכות בטיחותיות מגוונות –חגורות בטיחות,כריות אוויר אוABS, ומערכות נוחות שאינן קשורות לנהיגה, כגון מערכת שמע אומזגן.
מנוע המכונית הואמנוע בעירה פנימית שמופעל בדרך כלל על ידיבנזין ולעיתים על ידיסולר (מנוע דיזל),גז פחמימני מעובה או בגז טבעי ודלקים חלופיים כאתנול וביודיזל. מנוע המכונית מורכב מבוכנות, הנדחפות כלפי מטה על ידי שרפה של חומר בעירה הנוצר משילוב דלק (חומר בעירה) ואוויר הניצת בניצוץ חשמלי או (במנועי דיזל) מחום הדחיסה. תנועת הבוכנה מועברת בעזרת תמסורת לגלגלים.מנוע מכונית מקורר באמצעות מערכת מים סגורה ומקרן (רדיאטור). ופליטת חומר הבעירה השרוף מהמנוע מתבצעת באמצעות מערכת הפליטה.
מערכת הפליטה היא המערכת המיועדת לפלוט, ממנוע המכונית, את התערובת השרופה לאחר שנוצלה להנעת הבוכנות. למערכת הפליטה מספר תפקידים:
שיפור ניצולת המנוע.
הפחתתזיהום האוויר כתוצאה מהגזים השרופים, בשרפה לא שלמה (לדוגמה, הפחתת הפחמן החד-חמצני) והוצאת הגזים השרופים מהמנוע אל מחוץ למכונית. כך שהיושבים ברכב לא ינשמוגזים רעילים אלו.
בכלי רכב כבדים יש גם בלמנוע – בלם המאפשר להאט את המנוע על ידי חסימה חלקית של צינור הפליטה.
במכונית בעירה פנימית קייםמכל דלק שמכיל את הדלק שנועד לספק אנרגיה למנוע. הדלק יכול להיותבנזין אוסולר, וכמותו מספקת בדרך כלל לנסיעה של כמה מאות קילומטרים. למכונית המונעת באמצעות גז קיימים במקום או במקביל מכלי גז. למכונית חשמלית אין מכל דלק ובמקומו קיימות סוללות חשמליות שמספקות את כל האנרגיה של הרכב.
למכונית קייםהגה שמשמש לקביעת כיוון נסיעתה. בעת הזזת ההגה מערכת תמסורת המשולבת מכנית גורמת להזזת הגלגלים הקדמיים ימינה ושמאלה. בכלי רכב רבים קיים הגה כח, שמערכת התמסורת בו מתוגברת באמצעות מערכת עזר הידראולית או חשמלית. הגה כוח מקל על הזזת הגלגלים ימינה ושמאלה, במיוחד בעת שהרכב לא בתנועה.
בתקופה האחרונה מקובל למקם על גלגל ההגה מתגים שונים שנועדו לשליטה על מערכות השמע, בקרת השיוט ולעיתים מערכות נוספות. זאת במטרה לאפשר לנהג לתפעל מערכות אלו מבלי להסיר את ידיו מגלגל ההגה. ככל הנראה המגמה החלה בהגאי מכוניות המירוץ, בהן הרכב נוסע במהירות שאינה מאפשרת הסרת הידיים אף לרגע (אם כי שם המדובר היה במערכות החיוניות יותר לנהיגה).
למכונית ישהילוכים שהם תמסורת של גלגלי שיניים עם יחס העברה משתנה כדי להפיק מהמנוע תכונה רצויה: יותר מהירות או יותר כוח. יש "הילוך אחורי" המשמש לנסיעה אחורה (רברס), הילוך "ניוטרל" (הִלּוּךְ סְרָק) שמנתק את הגלגלים מהמנוע ובתיבת הילוכים אוטומטית גם הילוך "חניה" אשר מנתק את הגלגלים מהמנוע ונועל את הגלגלים.בתיבת הילוכים ידנית קיים גם מצמד הנשלט על ידי הדוושה השמאלית שמנתק זמנית את הגלגלים מהמנוע לצורך החלפת הילוכים.בתיבת הילוכים אוטומטית קיימים כל המרכיבים הנ"ל שמופעלים אוטומטית ובנוסף מצמד הידראולי שמחליש את החיבור של המנוע לגלגלים בסיבובי מנוע נמוכים.ישנן גם מכוניות עם תמסורת "רציפה" שיחס ההעברה בה משתנה באופן רציף בהתאם למהירות ולעומס (מומנט).
דוושות המכונית
למכונית יש שתיים או שלושדוושות שנמצאות מתחת להגה ואותן הנהג מפעיל באמצעות רגליו: דוושת האצה ששולטת במידת הזרמת הדלק ובכך להגדלת או הקטנת סיבובי המנוע ושליטה במהירות הרכב, ודוושתבלם שגורמת לעצירת המכונית. במכוניות בעלות הילוכים ידניים יש גם דוושת מצמד (קלאץ) המשמשת בעת העברת הילוכים.למכוניתבלם יד (הנדברקס) הנמצא לרוב לצידו של הנהג, שמשמש לבלימה מוחלטת של הרכב באופן מכני, בעת עצירה ממושכת (פקק)/ חנייה / בסכנת תאונה.
לוח מחוונים בעל תצוגה אנלוגית במכונית מדגםסיטרואן קסנטיה מעוטר במסגרותכרום
לכל מכונית ישלוח מחוונים (מכונהדשבורד, מאנגלית:dashboard) שהואלוח בקרה המצוי בכלי רכב, לנגד עיני הנהג, וכולל מחוונים (אנלוגיים אודיגיטליים) המציגים לנהג את נתוני מאפייני הנסיעה של הרכב. מחוונים נפוצים הם מד דלק, מד סל"ד, מד מהירות,אודומטר (מד מרחק נסיעה), מד חום נוזל קירור מנוע, חיווי תיבת הילוכים, חיווי דלת פתוחה ועוד. לוח המחוונים מאפשר לנהג לנהל ולבקר את הנהיגה באופן מושכל, ולהיות מודע לאפשרות של תקלות לפני התרחשותן.
גל הינע המחובר לסרן
למכונית יש בדרך כלל ארבעהגלגלים. במכונית בעלת מנוע בעירה פנימית הגלגלים מתחברים לסרן (בדרך כלל הקדמי, לעיתים נדירות יותר לאחורי או לשניהם) שמתחבר לגל הינע (דרייבשפט) דרך דיפרנציאל מהמנוע. את הגלגל עוטףצמיג, שהוא מעטפתטבעתית וגמישה (המכילה גומי) העוטפת את החישוק בגלגליכלי תחבורה. תפקיד הצמיג להעביר את כח המנוע לתנועה, לספקאחיזת כביש טובה לכלי הרכב,לבלום זעזועים ולהגן על החישוק.
הכניסה למכונית והיציאה ממנה מתבצעת דרך מספר דלתות, בדרך כלל בין שתיים לחמש. לרוב במכוניות קטנות נמצאות שתיים או שלוש דלתות, בדרך כלל מכוניות שיש בהן מקום רק לנהג ולנוסע (אם ישנם מושבים אחוריים, היציאה והכניסה אליהם צריכה להיעשות במקרה כזה על ידי הזזת מושב קדמי). ה"דלת" השלישית במכונית כזו היא באחורי המכונית, נפתחת כלפי מעלה ומשמשת בעיקר להכנסת מטען לאחורי הרכב. במכוניות גדולות יותר יש שתי דלתות מכל צד של המכונית. במרכב "סדאן" יש ארבע דלתות, ותא המטען נפרד מתא הנוסעים. במרכב "האצ'בק" יש חמש דלתות – שתיים מכל צד, ועוד אחת מאחור, הנפתחת כלפי מעלה ומשמשת בעיקר להכנסת מטען (בדגם כזה אין תא נפרד למטען אלא אזור המטען מחובר אל תא הנוסעים)[4].
פנס אחורי של רכב בתל אביב שלידו מדבקה עם הכיתוב "ביחד ננצח", במהלךמלחמת חרבות ברזל
למכונית ישפנסים קדמיים לתאורה של הדרך בחשיכה, פנסי איתות (מלפנים מאחור ובצדדים) כדי לאותת לנהגים אחרים על סטייה (לצורך פנייה/עקיפה) מהנתיב בו נוסעת המכונית, פנסים אחוריים כדי שנהגים יבחינו ברכב בחשכה, ופנסי בלימה לאותת לנהג מאחור על האטה כדי להימנע מהתנגשות. לפנסים הקדמיים יש שני מצבים: אורות נמוכים ואורות גבוהים. באורות גבוהים משתמשים לראות את הדרך מרחוק, ובאורות נמוכים כדי לא לסנוור רכב שמגיע בנתיב הנגדי וכן רכב הנמצא ממול לנהג בנתיב הנסיעה.
במכונית מורכבים מנגנוני בטיחות שונים שנועדו להפחית את הסיכון לתאונות דרכים כמומערכות לבקרת יציבות,בקרת משיכה ובקרת שיוט וכן אביזרים שנועדו להגן על שלמות גופם וחייהם של הנוסעים במקרה של תאונת דרכים. למשלחגורת בטיחות שמטרה למנוע את טלטול הגוף במקרה של התנגשות, תנועה או האטה,כריות אוויר שמטרתם לספוג חלק מהאנרגיה הגבוהה הנוצרת במהלך התאונה, ומשענת ראש שמטרתה מניעת "צליפת שוט" (פגיעה צוואר ראש).וכן אביזרים אלקטרוניים למניעת דריסה בתנועה לאחור, מניעת תאונות ושמירת מרחק באמצעותמכ"ם אוראייה ממוחשבת.
בעבר, עד אמצע המאה ה-20 לערך, המבנה הבסיסי של המכונית היה השלדה (בלועזית שאסי) שעליה הורכב מרכב הרכב. השלדה היא מבנה פלדה המורכב משתי קורות אורך ומספר קורות רוחב. כיום למרבית המכוניות אין שלדה נפרדת אלא המרכב אחוד עם רצפת הרכב. מתחת לקורות הרוחב הקדמיות הורכבו קפיצים קדמיים, ותחת קורות הרוחב האחוריות קפיצים אחוריים. הסרן הקדמי והסרן האחורי שוככו באמצעות קפיצים אלו ובולמי זעזועים, המנוע היה לרוב בתצורה אורכית, מאחוריו תיבת הילוכים ותיבת ההעברה שהעבירה את כח המנוע לסרן האחורי. בחצי השני של המאה החלו להופיע כלי רכב שבהם המרכב אחוד עם השלדה, המנוע מותקן רוחבית עם תיבת ההילוכים לצידו וממנה ציריות מניעות ישירות את הגלגלים הקדמיים. מאז, זהו הסידור הנפוץ בכלי רכב פרטיים ורק כלי רכב מסחריים ורכבי שטח נותרו עם שלדה נפרדת המאפשרת חוזק רב יותר.
בשנת 1908 נסעה לראשונה "עגלה-מכונית" בירושלים[7]. בשלהימלחמת העולם הראשונה ובימיהמנדט הבריטי החל שימוש נרחב יותר במכוניות, אך קצב הגידול בכמות הרכבים היה גבוה בצורה דרסטית מקצב בניית הכבישים, כאשר בשנת 1922 עמד מספר הרכבים האזרחיים על 400, ובשנת 1933 על 6,126 כלי רכב, בעוד אורכי הכבישים הוכפלו פי 2 בלבד[8]. ייבוא הרכבים עלה בשנות המנדט בצורה דרסטית, כאשר מרבית המכוניות יובאו מארצות הברית ומהממלכה המאוחדת[9]. באותה תקופה קמו בארץ מועדונים עבור חובבי מכוניות[10].
בארץ ישראל, הנסיעה ברכב החליפה בשלב מוקדם יחסית את הנסיעה ברכבת, כאשר גודלה הקטן של הארץ גרם לרבים להעדיף את אפשרות הנסיעה המהירה יותר. בשל הצורך להגן על תעשיית הרכבת, הממשל הבריטי הטילמס בשיעור 25 אחוז על כלי רכב מיובאים, ומס של 100 אחוז עלבנזין מיובא. האכיפה על תאונות הדרכים הייתה גבוהה, כאשר שיעורי הקנסות על נהגים היו בין הגדולים בעולם[11].
מכונית מודרנית משפחתית מדגםפיאט 500 שעיקר מטרתה הובלת נוסעים
אלו מכוניות נוסעים אשר נחשבות כמכוננות בעולם הרכב
פורד מודל T: יוצרה בשנים 1908–1927, ממנה יוצרו כ-14 מיליון מכוניות. המכונית הראשונה שיוצרה בייצור המוני, והיא המכונית הראשונה אשר הייתה בהישג של מעמד הביניים, וזאת לאור המעבר של פורד לפס ייצור, במקום עבודת יד בודדת.
פולקסווגן חיפושית: יוצרה בשנים 1938–2003, ממנה יוצרו כ-21 מיליון מכוניות. המכונית הראשונה באירופה אשר יוצרה בייצור המוני.
טויוטה קורולה: מיוצרת החל מ-1969: המכונית הנמכרת ביותר בכל הזמנים עם יותר מ-50 מיליון יחידות שיוצרו ב-12 דורות שונים. מסמלת את מעמדה של תעשיית הרכב היפנית החל מאמצע שנות ה-70 של המאה ה-20 המייצרת כלי רכב פשוטים בעמידות גבוהה.
טויוטה פריוס: מיוצרת החל מ-1997. היא המכונית ההיברידית הראשונה שיוצרה בייצור המוני. בעשור הראשון והשני של המאה ה-21 נחשבה לסמל למכונית ידידותית לסביבה בעלת צריכת דלק נמוכה.
טסלה מודל 3: מיוצרת החל מ-2017: המכונית החשמלית הראשונה אשר יוצרה בייצור המוני. מכונית זו סימנה את המעבר של תעשיית הרכב, למכוניות חשמליות, בעלי טווח של מאות קילומטרים.
"מכונית השנה באירופה" (מוענק משנת 1964) – פרס שניתן מדי לרכב על ידי מגוון מגזיני רכב מכל רחבי אירופה.
"מכונית השנה בעולם" (באנגלית: World Car of the Year) (מוענק משנת 2005) – פרס שניתן מדי שנה לרכב הנבחר על ידי חבר שופטים המורכב מ-48 עיתונאי רכב המגיעים מ-22 מדינות ברחבי העולם.
החברות הגדלות בתעשיית המכוניות נכון ל-2009 (לפי מספר המכוניות המיוצרות) הןג'נרל מוטורס,טויוטה ופורד.טויוטה צפויה להגיע למקום הראשון ב-2009. החברה בעלת הרווחים הגבוהים ביותר למכונית היאפורשה, עקב תג מחיר גבוה והצלחתו הרבה של רכב הכביש – שטחפורשה קיאן, ממנו נמכרו למעלה מ-40 אלף יחידות.
בנוסף לשימושים הפרטיים והעסקיים של המכונית קיים גם ענףספורט שלם השייך לכלי רכב זה. מרוצי מכוניות התחילו להתקיים זמן קצר מאוד לאחר המצאת המכונית. כך שמרוץ המכוניות הראשון בעולם נערך בפריז בשנת 1894 על ידי המגזין "לה פטי ג'ורנל" כמבחן אמינות למכוניות התקופה.
לקראתשנות ה-30 של המאה ה-20 החלו להופיעמכוניות על שנועדו להצטיין במרוצים. הן צוידו במנועי 8 עד 16 צילינדרים בעלי מאותכוח סוס והוגבלו למשקל של עד 750קילוגרם לפי תקנות שונות (המכונותפורמולה). מכוניות אלו יוצרו בידי יצרניםגרמניים כדוגמת אוטו יוניון ומרצדס בנץ וצרפתים כדוגמתבוגאטי, דליי ודלהיי. במחצית השנייה של העשור הגיעו היצרנים הגרמנים לשליטה מוחלטת במרוצי הפרס הגדול, כנראה בעידוד השלטון הנאצי.
ההבדלים הבולטים בין מכוניות מרוץ למכוניות רגילות הם: המנוע הרבה יותר חזק, הצמיגים יותר רחבים וחזקים, המכונית פחות מתמקדת בנוחות ויותר במהירות (בהשוואה למכוניות רגילות) והאווירודינמיקה. על מכוניות מרוץ לרוב נמצאת כנף אחורית (ראו בתמונה) שמטרתה לגרום לאוויר לפגוע בה – האוויר ניתז למעלה – ובהתאם לחוק השלישי של ניוטון, דוחף את הגלגלים האחוריים לכביש – דבר שיוצר יותר אחיזה בפניות, שכן יותר מדי לחיצה על הגז ביציאה מפניות יכולה לגרום בקלות להסתחררות.
מכונית חשמלית היא מכונית המונעת על ידי מנוע חשמלי אחד או יותר, תוך שימוש באנרגיה המאוחסנת בסוללות נטענות. מכוניות חשמליות יכולות להטען בתחנות טעינה ציבוריות או בעמדות טעינה ביתיות.
יצור מכוניות חשמליות בייצור המוני החל משנות העשרים של המאה ה-21, כאשר השאיפה היא להיגמל באופן מוחלט לבסוף ממכוניות הממונעות על ידי דלק ולעבור למכוניות חשמליות.
בנוסף לקטגוריות הרכבים המחולקות זו מזו בדרך כלל על פי מבנה ואופי השימוש, מקובל להגדיר מכוניות מסוימות (אומותגים מסוימים) כ"מכוניות יוקרה". אלו מכוניות שאינן שונות מהותית מאחרות אולם הן בדרך כלל בעלותעיצוב יוצא דופן, גדולות יותר, מאובזרות ונוחות יותר ובעיקר יקרות יותר.
ישנן מכוניות אשר מטרתן היא למתוח את גבולות היכולת ההנדסית ולהשיג ביצועי שיא, בעיקר בתאוצה (בפרט: האצה מ-0 ל-100 קמ"ש בכמה שפחות זמן),מהירות בישורת ומהירות במסלול סגור (הקפה מהירה). מכוניות אלו נמצאות בקטגוריה שלמכונית-על. מחירן יכול להגיע למיליוני דולרים ומספר היחידות המיוצרות מוגבל. יצרני מכוניות בונים מכוניות-על בעיקר למטרותשיווק,יחסי ציבור,פרסום ותדמית.