Những chiếc xe ô tô đã phải trải qua một hành trình rất dài để ngày càng hoàn thiện từ hiệu suất, an toàn, độ thực dụng, phong cách cho đến sự tiện nghi như hiện tại. Ví dụ, những chiếc bánh xe pháo bằng gỗ vào đầu những năm 1900 đã chuyển sang bánh xe bằng sợi carbon vào năm 2020. Hay như xe hơi trước đây được chế tạo theo hướng càng cứng cáp càng tốt để có độ an toàn cao, thì hiện nay, những chiếc xe đều có các vùng cản để hấp thụ xung lực cùng với hệ thống túi khí để giảm tác động có thể có đến con người bên trong cabin. Một số lợi ích của cải tiến đã vượt qua ranh giới của nó, như phanh đĩa cải thiện cả hiệu suất lẫn độ an toàn, động cơ tăng áp thì vừa tối ưu hiệu suất vừa tiết kiệm nhiên liệu.
Đã có rất nhiều công nghệ tiên phong, dưới đây không phải là tất cả các cải tiến công nghệ kể từ khi chiếc ô tô đầu tiên được sản xuất, nhưng đó là những đổi mới thú vị và có tác động lớn nhất đến quá trình hình thành nên xe hơi hiện đại.
Phanh đĩa
Hiện nay, chúng ta vẫn có thể tìm thấy phanh tang trống trên những loại ô tô giá rẻ. Về cơ bản, phanh tang trống gồm một xi-lanh mà má phanh được đẩy ra ngoài và ép sát vào bên trong của xi-lanh, được gọi là tang trống. Phanh đĩa sử dụng một đĩa và má phanh kẹp vào từ hai bên với áp lực tác động mượt và cân đối hơn, giúp dừng chiếc xe đang chạy một cách trơn tru hơn. Hơn nữa, phanh đĩa cũng bền hơn, đặc biệt là khi sử dụng nhiều, chúng còn phục hồi nhanh hơn sau khi bị ướt và không dễ hấp thụ nhiệt. Ví dụ đầu tiên về phanh đĩa xuất hiện ở Anh từ năm 1890 nhưng không thực dụng vì Frederick William Lanchester đã dùng loại đĩa đồng. Sau đó, chúng được phát triển trên xe máy và được sử dụng lâu dài trên xe lửa vào những năm 1930.
Trên xe hơi, phanh đĩa từng được xem là một trang bị mới lạ trong một thời gian. Chrysler đã sử dụng loại phanh một đĩa không có kẹp phanh trên một số mẫu xe vào năm 1950, nhưng đến khi xuất hiện trong các cuộc đua, phanh đĩa mới thể hiện được những ưu thế đầu tiên. Jaguar đã sử dụng phanh đĩa Dunlop tại giải đua Le Mans năm 1953. C-Type là chiếc xe đầu tiên đạt tốc độ trung bình trên 160 km/h đồng thời thể hiện độ an toàn khi phanh trong khi những chiếc khác thì không. Chiếc xe phổ thông đầu tiên sử dụng công nghệ này là Citroen DS nguyên bản.
Các hãng sản xuất ô tô như Citroen, Saab và DKW nhận ra rằng hệ dẫn động cầu trước là một cấu hình hữu ích. Thương hiệu DKW của Đức lần đầu tiên sử dụng cách bố trí này vào năm 1931, nhưng chính ông Alexander Arnold Constantine Issigonis mới là người đã thay đổi thế giới ô tô khi thiết kế mẫu Austin Mini. Ông đã phát hiện ra nếu đặt động cơ theo chiều ngang của khoang động cơ thay vì đặt dọc, thì không gian sẽ được tối ưu hơn nhiều. Cách sắp xếp nhỏ gọn này làm cho cabin của một chiếc xe nhỏ có thể rộng rãi hơn mà không thay đổi diện tích tổng thể. Cách thiết kế này đã thay đổi toàn bộ ngành công nghiệp bốn bánh và vẫn được mọi hãng xe sử dụng cho đến ngày nay, từ những chiếc xe cỡ nhỏ đến những chiếc SUV cỡ lớn, với một loạt các cấu hình động cơ đã được sử dụng qua nhiều thập kỷ. Trong số nhiều lợi thế đáng chú ý, những chiếc xe FF có phần đầu xe bám đường trơn trượt tốt hơn nhờ trọng lượng động cơ đè lên các bánh dẫn động, phần sàn sau cũng không bị ảnh hưởng về không gian do không có trục truyền động phía sau.
Turbo tăng áp
Tuy động cơ dạng hút khí cưỡng bức có từ thời kĩ sư người Đức Gottlieb Daimler vào năm 1855, nhưng người đã tạo ra bộ tăng áp đầu tiên có khả năng thương mại hóa lại là một kỹ sư người Thụy Sĩ. Bằng cách ép thêm không khí vào động cơ của máy bay, nó làm giảm tác động của việc giảm mật độ không khí trộn với nhiên liệu ở độ cao lớn. Công nghệ này sau đó được ứng dụng sang tàu thủy và tiếp theo là xe tải chạy bằng động cơ diesel. Vào những năm 1950, các công ty Mỹ đã mở đường cho quá trình thương mại hóa động cơ tăng áp đầu tiên với mẫu xe Corvair Monza và Oldsmobile Jetfire, dù chỉ tồn tại trong thời gian ngắn do "turbo lag".
BMW 2002 Turbo là mẫu xe tăng áp phổ biến đầu tiên, nhưng lại gặp phải vấn đề về độ an toàn. Sau đó, Porsche đã sử dụng công nghệ này để tạo ra 911 Turbo, chiếc xe đường trường nhanh nhất có thể mua vào năm 1974, với mục tiêu tạo ra một động cơ tăng áp đáng mơ ước. Năm 1981, Maserati nhận thấy kết hợp hai bộ tăng áp trong một động cơ sẽ cho kết quả tốt hơn nữa nên họ đã tạo ra Biturbo với khả năng giảm độ trễ. Sau đó, Porsche đã tiến xa hơn khi sử dụng động cơ tăng áp kép dạng tuần tự trên chiếc 959. Hiện nay, ngành công nghiệp ô tô đã có động cơ tăng áp cuộn đôi giúp độ trễ không còn đáng chú ý, đồng thời tăng hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu.
Định vị GPS
Lúc trước, con người phải nhờ chỉ đường trực tiếp hoặc sử dụng bản đồ vật lý để điều hướng trong ô tô. Tất cả đã thay đổi khi Mazda sử dụng hệ thống định vị toàn cầu (GPS) của quân đội Mỹ trên chiếc Eunos Cosmo dành cho thị trường Nhật vào năm 1990. Trước đó, các nhà sản xuất ô tô từng đưa ra nhiều cách khác lạ để sử dụng bản đồ vật lý. Tiền thân của GPS là hệ thống định vị CD-ROM của Toyota, hệ thống này lưu trữ bản đồ trong bộ nhớ của nó và hiển thị chúng trên màn hình màu. Linh kiện về điều hướng đã trở thành một ngành công nghiệp lớn phục vụ những khách hàng không đủ khả năng mua các tùy chọn chính hãng hoặc chuyển từ ô tô này sang ô tô khác. Giờ đây, hầu hết mọi người đều có định vị GPS trên những chiếc điện thoại thông minh của mình, vì vậy các hãng xe đã hỗ trợ điều hướng trong hệ thống thông tin giải trí qua Android Auto và Apple Carplay cùng các tùy chọn cho các dịch vụ điều hướng vốn có khác.
Với sự hỗ trợ của công nghệ, giờ đây chúng ta gần như không bao giờ bị lạc.
Dây an toàn
Dây an toàn là trang bị vấp phải phản đối vào thời điểm luật pháp quy định bắt buộc phải sử dụng trên đường công cộng. Các nghiên cứu vào giữa những năm 1980 đã chỉ ra rằng dây an toàn làm giảm đáng kể chấn thương và tử vong trong các vụ tai nạn. Gần đây, sự kết hợp của dây an toàn và túi khí càng cho thấy hiệu quả khi giảm số trường hợp tử vong xuống một nửa. Quay trở lại giữa thế kỷ 19, chiếc dây an toàn đầu tiên được phát minh bởi một kỹ sư người Anh tên là George Cayley và trang bị trên chiếc tàu lượn của ông. Nhưng phải đến năm 1946, một bác sĩ người California mới nảy ra ý tưởng về dây an toàn có thể thu lại. Nash khi ấy đã đưa dây an toàn vào những chiếc ô tô của hãng vào năm 1949, nhưng nhiều khách hàng tỏ ý không muốn và yêu cầu các đại lý loại bỏ chúng, đến mức Nash phải tuyên bố rằng họ đã thất bại trong việc bán trang bị này. Ford sau đó cung cấp dây an toàn như một tùy chọn vào năm 1955, nhưng chỉ có 2% người tiêu dùng chọn lắp đặt nó.
Loại dây an toàn ba điểm đầu tiên, kiểu chữ Y không thể thu vào được thiết kế bởi Roger W. Griswold và Hugh DeHaven vào năm 1955. Tuy nhiên, chính Saab đã thành công trong việc đưa dây an toàn thành một tính năng tiêu chuẩn phổ biến khi giới thiệu trên GT 750 trong năm 1958. Sau đó, nhà phát minh người Thụy Điển Nils Bohlin đã phát triển nên dây an toàn ba điểm hiện đại, có thể thu vào cho Volvo như chúng ta biết ngày nay. Thiết kế mang tính cách mạng đảm bảo an toàn cho người dùng này được Volvo cho sử dụng miễn phí trong toàn ngành.
Chính bang Victoria, Australia đã viết ra điều luật đầu tiên yêu cầu thắt dây an toàn vào năm 1970, Mỹ cũng tiếp bước suốt những năm 1980, nhưng các luật này gây tranh cãi khắp các tòa án, khiến chúng không được đưa vào thực tế lúc đó. Bây giờ, thắt dây an toàn đã thành một thói quen, công nghệ thắt dây an toàn cũng đang nhanh chóng trở thành một tiêu chuẩn và sẽ ngăn xe chạy cho đến khi người lái đeo trang bị này.
Khí động học
Kể từ khi ô tô ra đời, các kỹ sư đã hiểu được không khí chính là lực cản lớn nhất đối với chúng. Những tay đua tốc độ vào những năm 1800 đã từng tạo ra những chiếc xe lấy cảm hứng từ những chiếc thuyền. Năm 1914, Alfa Romeo đã thiết kế chiếc xe khí động học đầu tiên, nhưng vì trọng lượng thân xe khá lớn nên không thể cải thiện tốc độ cơ sở của xe. Chiếc Rumpler "Tropfenwagen" (xe giọt nước) của Đức năm 1921 đã thành công với hệ số cản (Cd) chỉ 0.28, vẫn là con số rất ổn cho đến ngày nay nhờ thiết kế trượt trong không khí. Thiết kế "thân xe khí động học" sau đó đã trở thành xu hướng chủ đạo, xuất hiện trong các ví dụ như Chrysler Airflow từ năm 1934. Mãi cho đến cuối những năm 1950, sự quan tâm đối với khí động học bắt đầu diễn ra sôi nổi trong thế giới đua xe. Không chỉ giúp ô tô chạy nhanh hơn mà nhà nghiên cứu người Anh G.E. Lind-Walker còn mở ra một cuộc cách mạng trong lĩnh vực đua xe khi chứng minh vai trò của lực ép thân xe trong hiệu suất tăng tốc, phanh và vào cua. Cánh lướt gió cũng dần xuất hiện trên ô tô đường phố và thể hiện sự liên kết với những chiếc xe đua về cả khí động học lẫn kiểu dáng.
Keyless Entry
Năm 1980, thay vì dùng chìa khóa, Ford đã giới thiệu một hệ thống mở khóa xe bằng cách nhập mã số vào bàn phím 5 nút gắn trên cửa lái. Sau đó, Renault của Pháp đã giới thiệu hệ thống mở khóa từ xa đầu tiên vào năm 1982 trên Fuego. Tiếp đó, GM dần đưa công nghệ này xuất hiện rộng rãi trên thị trường vào đầu những năm 1990. Giờ đây, chúng ta thậm chí không cần lấy chìa khóa thông minh ra khỏi túi để mở cửa trên nhiều loại xe hơi hiện đại. Thay vào đó, một bộ tiếp sóng có khả năng cảm nhận vị trí gần hay xa của chìa khóa thông minh mà tự động mở hoặc khóa cửa xe. Mặc dù nghe có vẻ như là một phát minh gần đây, nhưng "hệ thống ra vào xe thụ động" đầu tiên đã có mặt trên Chevrolet Corvette 1993. Công nghệ này được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống và vẫn không ngừng cải tiến như chìa khóa dạng thẻ của Tesla, và mới nhất là công nghệ dùng điện thoại thông minh làm chìa khóa.
Hộp số ly hợp kép
Hộp số tự động đầu tiên xuất hiện vào năm 1904 và được gọi là "hộp số cho phương tiện không dùng ngựa", nhưng mãi đến năm 1939, hộp số tự động sản xuất hàng loạt đầu tiên mới được GM tung ra thị trường. Tuy hộp số tự động giúp người dùng dễ dàng điều khiển hơn, nhưng khả năng sang số không được nhanh. Để thay đổi điều này, hộp số ly hợp kép (DCT) ra đời với một bộ ly hợp xử lý các số chẵn trong khi bộ ly hợp kia dành cho các số còn lại.
Ý tưởng về hộp số DCT bắt nguồn từ một kỹ sư quân sự người Pháp trước Thế chiến II, nhưng ông chưa bao giờ đưa khái niệm công nghệ này vào cuộc sống. Chiếc xe hơi đầu tiên được sản xuất với hộp số DCT là British Hillman Minx vào năm 1961, mặc dù hộp số trên loại xe này thiên về bán tự động hơn là hoàn toàn tự động. Trào lưu đua xe thể thao bắt đầu diễn ra khi Porsche sử dụng công nghệ hộp số này trên chiếc xe đua 962 C của hãng vào năm 1985. Tuy nhiên, phải đến năm 2003, chiếc xe thương mại đầu tiên sở hữu DCT mới xuất hiện. Volkswagen Golf R32 là chiếc xe đầu tiên sử dụng hộp số ly hợp kép với khả năng sang số cực nhanh và đảm bảo hiệu suất của động cơ.
Hệ thống cân bằng điện tử
Có thể nói hệ thống ổn định thân xe điện tử Electronic Stability Control (ESC) là cứu tinh của nhiều người hơn bất kỳ đổi mới công nghệ nào khác. Mọi phương tiện mới ở Mỹ đều phải có ESC theo luật. Tiền đề cơ bản của hệ thống này là một máy tính nhận diện trượt bánh trước understeer hoặc trượt bánh sau oversteer sau đó tự động áp dụng phanh hoặc ga để khắc phục sự cố và cho phép người lái tiếp tục điều khiển xe. Về mặt kỹ thuật, Toyota Crown năm 1983 là chiếc xe đầu tiên có hệ thống chống trượt "Anti-Skid Control", nhưng BMW đã cải tiến hệ thống kiểm soát lực bám của mình với Bosch vào đầu những năm 1990 và áp dụng nó cho toàn bộ dòng xe của hãng vào năm 1992. Mercedes-Benz, cũng hợp tác với Bosch, đã đưa hệ thống ESC vào sản xuất vào năm 1995 trên chiếc S-Class Coupe cùng lúc với hệ thống kiểm soát độ ổn định xe của Toyota xuất hiện trên Crown Majesta.
Phải mất một thời gian sau, công nghệ này mới trở nên tương đối rẻ, nhưng vào những năm 2000, hầu hết các nhà sản xuất ô tô đều cung cấp ESC dưới dạng tùy chọn hoặc tiêu chuẩn. Năm 2012, hệ thống này trở thành bắt buộc đối với ô tô thương mại được bán ở Mỹ. Theo các nghiên cứu của NHTSA, chỉ riêng ESC, các vụ va chạm ô tô đơn lẻ gây tử vong đã giảm 56%.
: