تکنولوژی‌های نویدبخش حال حاضر صنعت خودرو

تکنولوژی‌هایی که در ادامه می‌خواهیم آنها را مرور کنیم، فاصله چندانی با دنیای اتومبیل امروز ندارند و در عین حال، نوید‌بخش آینده‌ای روشن برای خودروها هستند؛ مواردی چون مصالح ساختاری گرافن با ضخامتی به اندازه یک اتم و سیستم‌های تعلیقی که الکتریسیته تولید می‌کنند. در واقع، هر یک از آنها می‌توانند به‌زودی فاکتوری ویژه برای انتخاب یک مدل خودروی خاص توسط مشتریان باشند.

سیستم تعلیق شناور همچون پرواز با قالیچه پرنده در حالی که سیستم‌های تعلیق انطباقی در دنیای خودرو نسبتاً همه‌گیر شده‌اند، شوک‌های Holy Grail همچنان به عنوان یک سیستم تعلیق هوشمند واقعی باقی‌ مانده‌اند؛ جایی که خودرو با کمک آنها می‌تواند هر یک از چرخ‌های خود را مطابق با ناهمواری‌های جاده، بالا و پایین ببرد و کمترین ناهنجاری را به داخل کابین منتقل کند. در سال ۲۰۰۴ بود که شرکت تخصصی سیستم‌های صوتی Bose یک نمونه اولیه لکسس LS را ارائه کرد که می‌توانست بدون هیچ‌گونه لغزش و شیرجه ظاهری، گردش و ترمز کند. به‌کارگیری سیستم‌های الکترونیکی ۴۸ ولتی در کنار افزایش قدرت کامپیوترها، باعث شده که این تکنولوژی روز به روز به مرحله تولید نزدیکتر گردد.

سیستم تعلیق ACOCAR که توسط شرکت تأمین‌کننده Tenneco ارائه شده، به صورت پیوسته جریان مایع هیدرولیک را درون دامپرها به گردش درمی‌آورد و به وسیله باز و بسته کردن سوپاپ‌های داخلی، چرخ‌ها را به سمت پایین و بالا تنظیم می‌کند. همچنین در نمونه اولیه سیستم eROT آئودی می‌بینیم که دامپرهای معمولی با نوعی از موتورهای الکتریکی جایگزین شده‌اند که می‌توانند سیستم تعلیق را کنترل و مهار کنند و در همین حال، از عملکرد کشیدگی و فشرده ‌شدن سیستم، انرژی الکتریسیته در اختیار داشته باشند.

بنزینی‌هایی که از برق کشیده شده‌اند سوزاندن بنزین به شیوه‌ای که سوخت در موتور دیزلی می‌سوزد، یعنی کنار گذاشتن شمع و آتش‌زدن سوخت با استفاده از فشار تراکم، می‌تواند منجر به یک راندمان مشابه موتورهای دیزل و یک سطح آلودگی، حتی کمتر از این نوع موتورها شود. این در حالی است که برای دهه‌ها، این موتورهای تجربی «شارژ همگن احتراق تراکمی» یا HCCI در حاشیه صنعت اتومبیل قرار داشته‌اند.

پیشرفت‌های در زمینه قدرت سیستم‌های محاسباتی می‌تواند با ساده‌تر کردن پایش و کنترل زمان احتراق، نسبت تراکم مؤثر و درجه حرارت، روند موجود را تغییر دهد. مزدا کمپانی‌ای است که در حال حاضر بر روی تکمیل پروسه تکنولوژی نسل دوم موتورهای «اسکای‌اکتیو» کار می‌کند و برای معرفی آن در حوالی سال ۲۰۲۰ میلادی برنامه‌ریزی کرده است.

استاپ/ استارتِ هوشمند سیستم استاپ / استارت در یک خودرو، یکی از آسان‌ترین و ارزان‌ترین راه‌ها برای بهبود مصرف سوخت و کاهش آلودگی‌ها، هم در آزمون‌های آلودگی رسمی و هم در شرایط دنیای واقعی است. امّا اگر راننده نتواند آن را تحمّل کند و آن را از کار بیندازد، کارآیی خود را از دست خواهد داد. در همین حال، خودروسازان با تنظیم عملکرد این سیستم‌ها، سعی در کاهش ویژگیِ «مداخله‌گر بودن» آنها داشته‌اند و در عین حال، با استفاده از دوربین‌های داخلی یا نقشه‌های با جزئیات بالا موقعیت وسیله نقلیه و دلیل توقف آن را مشخص کرده‌اند. سیستم‌های استاپ / استارتِ هوشمند می‌توانند موتور را در هنگام رسیدن به یک چراغ قرمز خاموش کنند، ولی در هنگامی که می‌خواهید در وسط شلوغی ترافیک، دور بزنید، موتور را روشن نگه دارند.

چشمِ بینای خودران‌ها در سیستم لیدار (Lidar) که عنوان آن ترکیبی از کلمات انگلیسی “Light” و “Radar” است، با ارسال پرتو لیزر به اطراف، یک تصویر سه‌بعدی از اشیایی پیرامون ایجاد می‌شود که با جزئیات بیشتری نسبت به رادارها و دوربین‌های معمولی همراه است. این سیستم یک عنصر کلیدی برای توسعه تکنولوژی خودران است، امّا این موضوع را نیز باید درنظر گرفت که نصب «سطل‌های گَردان» کی‌اف‌سی بر روی سقف خودران‌های گوگل به اندازه هزاران دلار گران تمام می‌شود. ضمن اینکه این سیستم به دقتِ قطعات متحرکش تکیه دارد و همچنین نگرانی‌های زیادی را متوجه طراحان اتومبیل خواهد کرد. تکنولوژی نوید‌بخش در این زمینه، حسگرهای ثابت «لیدار» هستند که با حذف قطعات متحرک، موجب کاهش ابعاد و هزینه‌ها می‌شوند. شرکت «کوآنرژی» با استفاده از یک قطعه تنظیم فاز نور (یک نوع منشور با کنترل الکترونیکی)، هدایت پرتوهای ساطع شده از لیدار S3 را به دست می‌گیرد. یک S3 با یک میدان دید ۱۲۰ درجه افقی و عمودی و ابعادی که به زحمت به 6.5 سانتیمتر می‌رسند، می‌تواند تصویری کامل از پیرامون یک خودرو را در هنگام گذر از پیچ ارائه دهد. هدف‌گذاری قیمت «کوآنرژی» برای هر کدام از این سیستم‌ها در تولید انبوه برابر ۲۵۰ دلار است.

تغییرشکل کانسپت مرسدس‌بنز «اینتلیجنت آئرودینامیک اتومبیل» این موضوع را نشان می‌دهد که بسته‌شدن جلوپنجره، تنها یک گام آغازین برای کاهش نیروی دراگ اتومبیل‌ها در سرعت‌ها بالا بوده است. هنگامی که سرعت به حدود ۸۰ کیلومتر بر ساعت می‌رسد، این کانسپت به حالت «آئرودینامیک» سوئیچ می‌کند. دُم خودرو به اندازه ۳۸ سانتی‌متر اضافه می‌شود، حالت تقعر چرخ‌ها تقلیل پیدا می‌کند و با تنظیم قطعات متحرک، جریان هوا به سمت جلوی خودرو هدایت می‌گردد. در نتیجه، یک ضریب دراگ برابر 0.19 ایجاد می‌شود. احتمالاً در آینده‌ای نزدیک باید انتظار استفاده از این ایده در خودروهای تولیدی، البته در ابعادی کوچکتر و ظریف‌تر را داشته باشیم.

کنار گذاشتن میل بادامک‌ها جایگزین کردنِ میل‌بادامک‌ها با کنترل‌های جداگانه برای هر کدام از سوپاپ‌ها می‌تواند شرایط را برای تنظیمات زمانی نامحدود برای سوپاپ‌ها فراهم کند. «فری‌والو» که کمپانی خواهر سازنده هایپرکارهای سوئدی، کونیگ‌زگ محسوب می‌شود، با استفاده از بازوهای محرّک پنوماتیکی که کنترل الکترونیکی دارند، شرایط عملکرد میل‌بادامک‌ها را در بازه دور موتور صفر تا ۲۰ هزار دور بر دقیقه شبیه‌سازی کرده است. راندمان و عملکردی که به دنبال استفاده از این تکنیک حاصل می‌شود و همین‌طور افزودن ویژگی‌هایی چون چرخه اتکینسون و سیستم غیرفعال‌سازی سیلندرها می‌تواند به راحتی این نوع موتورها را در صنعت خودرو محبوب کند. موتورهای بدون میل‌بادامک همچنین باعث کاهش افت انرژی ناشی از اصطکاک و کاهش ابعاد کلی سیستم پیشرانه می‌شوند.

راننده موردنظر در حال حاضر در دسترس نمی‌باشد … ایده موجود در پس‌زمینه این تکنولوژی بسیار ساده است؛ اینکه پیام‌نگاری، چرت‌زدن و گرفتنِ خودعکس در هنگام رانندگی «غیرممکن» شود. اپل در حال حاضر ثبت اختراعی در اختیار دارد که در آن برخی ویژگی‌های خاص گوشی برای استفاده توسط راننده غیرفعال می‌گردند. تشخیص این موضوع با استفاده از GPS و دوربین گوشی تلفن همراه صورت می‌گیرد. البته با توجه به قیمت‌های بالای محصولات اپل، شاید این ایده هیچ‌گاه عملی نشود، امّا در عین حال، می‌تواند سطح ایمنی رانندگی را به میزان قابل‌توجهی افزایش دهد.

تنظیم نسبت تراکم موتور افزایش نسبت فشردگی در یک موتور موجب بهبود راندمان مصرف سوخت خودرو خواهد شد؛ به‌ویژه در رانندگی‌های «کم‌فشار». امّا در هنگامی که حداکثر قدرت خودرو موردنیاز است، می‌تواند موجب، به اصطلاح «ضربه‌زدن» موتور شود. مهندسان صنعت خودرو، مدت زیادی است که با استفاده از موتورهای با نسبت تراک متغیر، به دنبال راه چاره در مقابل این مشکل بوده‌اند و اینفینیتی نیز قول داده که تا سال ۲۰۱۸ از این تکنیک در کنار مجموعه‌ای از اتصالات دیگر در مجموعه میل‌لنگ استفاده کند.

مطمئناً بیش از یک روش برای غلبه بر این مشکل وجود دارد. مهندسان پیشرانه آلمانی در FEV، یک پین اتصال پیستون طراحی کرده‌اند که به یک بوشینگ «غیر هم مرکز» در بالای شاتون متصل است. در هنگام چرخش بوشینگ، حرکت پیستون به صورت عمودی مطابق با شاتون صورت می‌گیرد. موقعیت بوشینگ به صورت غیرمستقیم توسط دو پیستون مینیاتوری بر روی شاتون تعیین می‌گردد که نسبت به احتراق و نیروهای اینرسی واکنش نشان می‌دهند. در نتیجه، از این طریق می‌توان نسبت تراکم داخلی موتور را تنظیم کرد. نمونه اولیه موتور توربوی 1.7 لیتری FEV که چهار سیلندر در یک ردیف دارد، می‌تواند در فاصله زمانی بین 0.2 تا 0.6 ثانیه، نسبت تراکم خود را بین 8.8:1 تا 12.0:1 تغییر دهد.

محکم‌تر، بهتر، سبک‌تر و مقاوم‌تر گرافن یک شبکه لانه زنبوری کربنی است که ضخامتی در حدّ یک اتم دارد، انعطاف‌پذیر و شفاف است، الکتریسیته و حرارت را از خود عبور می‌دهد و ۲۰۰ برابر مستحکم‌تر از فولاد است. در نتیجه، همگان آن را به عنوان مصالح ساختاری رؤیایی درنظر گرفته‌اند. طبیعتاً کاربرد گرافن در صنعت خودروسازی، در ساختارهای کمپوزیت است؛ جایی که می‌تواند به میزان قابل‌ملاحظه‌ای وزن کلی خودرو را کاهش دهد. همچنین گرافن می‌تواند شرایط را برای ارائه برخی کانسپت‌های علمی‌تخیلی، از جمله‌های شیشه‌های جلو با قابلیت نمایش خروجی سیستم اطلاعات و سرگرمی و همین‌طور پنل‌های بدنه با مدار داخلی یکپارچه فراهم کند.

نسخه اولیه گرافن در سال ۲۰۰۴ به‌دست آمده و بنابراین، دانشمندان در حال توسعه مدل‌های کامپیوتری و روش‌های تولید انبوه آن هستند. «گرافن فلگ‌شیپ» عنوان یک پروژه مطالعاتی از اتحادیه اروپاست که با هزینه 1.1 میلیارد دلاری، به مدت ۱۰ سال است برای توسعه صنعتی این ماده تلاش می‌کند.

اضافه کردن ولتاژ داخلی ساختار الکتریکی ۴۸ ولتی که اولین بار برای سیستم‌های هیبریدی با ولتاژ پایین استفاده شده، این امکان را ایجاد می‌کند که به جای یک مولد جریان متناوب، یک موتور / ژنراتور ۱۵ اسب‌بخاری به کار گرفته شود؛ موتوری که مشابه سیستم eAssist جنرال‌موتورز، توسط یک تسمه به میل‌لنگ متصل می‌گردد. سیستم‌های هیبرید ۴۸ ولتی به عنوان یک منبع گشتاور کمکی در کنار موتور احتراق داخلی عمل می‌کنند، در هنگام کاهش سرعت، انرژی را دوباره جذب می‌کنند و در هنگام کاهش سرعت و توقف، با خاموش کردن موتور، موجب ۱۵ درصد کاهش مصرف سوخت می‌شوند.

یک شبکه ۴۸ ولتی همچنین می‌تواند قدرت موردنیاز را برای تکنولوژی‌های عملکردی نظیر سوپرشارژرهای الکتریکی و محورهای ضدّ لغزش هوشمند، نظیر آنچه در آئودی SQ7 استفاده می‌شود، فراهم کند. در همین حال، برای مواردی چون شیشه‌های اتوماتیک و قفل درها، همچنان از شبکه‌های ارزان‌تر ۱۲ ولتی بهره گرفته خواهد شد.

منبع: caranddriver