Sõidukitehnoloogia hiiglaslikud hüpped on unistuste kraam: lendavad autod, ainult päikeseenergiaga töötavad mootorsaanid või güroskoopide abil tasakaalus hoitavad kaherattalised helikarid. Kuid tee puhtamate autode poole kõnnitakse pisikeste sammudega. Seal on koht täiesti elektrilistele ja isegi poolautonoomsetele sõidukitele, kuid bensiini põletavate konstruktsioonide näpunäited annavad suure osa eelseisvatel kümnenditel eeldatavast kütusesäästu kasvust.
Guzzlers on teel välja. Michigani ülikooli transpordiuuringute instituudi (UMTRI) analüüs näitas sel kevadel kõigi äsja ostetud autode keskmist kütusekulu nii kõrgele kui seni, kuni 24, 6 miili galloni kohta. Kütusekulu tõuseb kindlasti veelgi kõrgemale: aastaks 2025 nõuavad riiklikud standardid, et autotootjad saavutaksid sõiduautode keskmiseks sõiduautode ja kergveokite jaoks vähemalt 54, 5 miili galloni kohta.
Parem kütusesääst võib aidata valitseda naftatarbimises ning USA maanteeveokid köidavad igal aastal rohkem kui 1, 5 miljardit tonni kasvuhoonegaaside heitkoguseid. Ja ehkki parima kütusekuluga autod ja veoautod müüvad sageli lisatasu eest, võib paranenud gaasi läbisõit aidata autojuhtidel raha pumba juures säästa, kus tüüpiline Ameerika leibkond kulutab praegu umbes 4 protsenti oma aastasest sissetulekust.
Kui bensiini hind ületab 4 dollarit galloni kohta, kipub kütuse kokkuhoid tõusma üheks peamiseks asjaks, mida inimesed sõiduki ostmisel arvestavad, ütles UMTRI teadlane Bruce Belzowski. Hinnad on selle kaubamärgi ümber püsinud - ehkki riigi keskmine pole seda ületanud alates 2008. aastast - ja ostjad näitavad üles paremat kütusesäästu. "Tarbijad võivad öelda:" Peame selle paagi rohkem välja viima ", " ütleb Belzowski.
Riikliku teadusnõukogu hiljutises aruandes leitakse, et autode naftakasutuse ja kasvuhoonegaaside heitkoguste vähendamine 2050. aastaks on 2005. aasta tasemega võrreldes 80 protsenti tehniliselt teostatav. Tavamootoriga sõidukite tõhususe parandamine ei ole aga üksi piisav selliste dramaatiliste vähendamiste saavutamiseks. Ainuüksi tõhususe suurendamisel põhineva eesmärgi saavutamiseks peaksid autod keskmiselt üllatamatu - ja äärmiselt ebatõenäoline - 180 miili galloni kohta. Seal tulevad mängu alternatiivkütused ja kõik elektrisõidukid.
Kõiki sõidukeid, olenemata nende jõuallikast, tuleb nende eesmärkide saavutamiseks palju efektiivsemaks muuta, kuid naftaga sõitvate sõidukite tõhususe parandamine võib lähitulevikus kõige suuremat mõju avaldada. Need autod moodustavad tänapäeval valdava enamuse maanteel liikuvatest sõidukitest, tarbides umbes ühe kolmandiku kogu Ameerika Ühendriikide kasutatud naftast. Ja arenguruumi on palju, kuna tänapäevaste autode kütuses kasutatavast energiast vaid üks neljandik kulub tegelikult nende maanteel liikumiseks. Suurem osa ülejäänud kaob mootori kuumuse tõttu. Gaasimootori töö mahu minimeerimine on üks lihtsamaid ja kõige vähem kulukaid viise kütuse säästmiseks. Teadlased, teadlased ja autotootjad usuvad, et seda saab saavutada mitmete strateegiate abil, millest paljud on loetletud allpool:
Uus rehvitehnoloogia
Rehvide konstruktsiooni varjamine võib kasu tuua ka veeretakistuse kärpimisega või rehvi teest veeremisel tekkiva jõu laguneva jõu mõjul. Jalgratturid teavad, et lamellrehv nõuab auväärse klambri korral veeremiseks märgatavalt rohkem jalakoormust. Samuti võib autorehvide lamenemise või deformeerumise vähendamine täiustatud materjalide ja disaini kaudu minimeerida energiakulu, mis on vajalik veeremise püsimiseks.
Mootori uuendused
Kõige dramaatilisemad parandused tulenevad tõenäoliselt mootori jõuülekande muutustest, ütles Alan Crane, Riikliku Teadusnõukogu energeetika- ja keskkonnasüsteemide nõukogu vanemteadur ning NRC aruande uuringujuht. Suurema kiirusarvuga käigukastid, topeltsiduriga jõuülekanded ja hõõrdumist vähendavad katted võivad aidata mootoritel töötada suurema efektiivsusega ja vähendada energiakadu.
Silindrite desaktiveerimiseks tuntud tehnoloogia on üks võimalus autotootjatele, kes soovivad vähem janu pakkuvat toodet. See tapab sisuliselt poole mootorist, kui seda pole vaja - näiteks maanteel sõitmise ajal -, kuid hoiab kraanil lisajõudu kiirenduse, suurte tõusude, paadi vedamise või muude olukordade jaoks, mis nõuavad võimsamat mootorit. "Nii et liigute kuuesilindriliselt mootorilt kolmele, " ütleb UMTRI teadur Brandon Schoettle. Vähematel silindritel sõitmine võimaldab juhtidel seda kasutada mõlemal viisil, seades tähtsuse järjekorda võimsuse, kui seda vajate, ja säästlikkuse, kui teil seda pole.
Mootori vähendamine on veel üks viis efektiivsuse saavutamiseks ja see ei pea enam jõudluse arvelt tulema. Tavalistes bensiiniautodes võtab sisepõlemismootor silindrisse bensiini ja õhu segu. Kolb liigub selle segu kokkusurumiseks üles ja siis säde süttib, tekitades plahvatuse, mis viib kolvi allapoole. Silindrist väljumiseks avatakse ventiil ja tsükkel algab uuesti: sisselaskmine, kokkusurumine, põlemine, heitgaas. Turboülelaadimine, mis sunnib mootori silindritesse lisaõhku, võib väiksematel mootoritel võimaldada igast neist pisikestest plahvatustest rohkem energiat toota.
Väiksem tähendab tavaliselt kergemat ja auto kaalu 10-protsendiline vähendamine annab umbes seitsmeprotsendise kütusesäästu vähenemise, märgib Crane. 2050. aastaks järeldab NRC aruanne, et autod võivad kaaluda 40 protsenti vähem. "Seda isegi ilma palju [kerget] süsinikkiudu kaasamata, " ütleb Crane. "Praegu on peaaegu kõik autos lihtsalt terasest."
Raske terase asendamine
Raud ja teras sulamid moodustavad enamiku autode massist umbes 45 protsenti. Kuid üha enam saab keerukamaid materjale kasutada mosaiikpildis, kergete tükkidega sisestades teraskonstruktsiooni erinevatesse kohtadesse. "Saate tugevdada kriitilisi osi, " ütleb Bill Reinert, Toyota kõrgtehnoloogiliste sõidukite juht. Kõrgtugevaid teraseid vahetatakse õhemate ja tugevamate alternatiividena tavalisele terasele ning alumiiniumi sisaldus on tõusuteel. Süsinikkiud ja magneesiumkomposiidid on tänapäeval suhteliselt kallid ja raskesti töödeldavad materjalid, kuid veelgi kaugemal võivad need aidata mõne komponendi kaalu vähendada koguni 75 protsenti.
Kaalu langetamisel võib olla ka doominoefekt, kuna vähesed autos olevad osad töötavad eraldi. "Kui saate kokku hoida 100 naela, võite vahetada kergema, väiksema mootori või vähendada pidurite suurust, " ütleb Crane. Väiksem mootor võib omakorda tähendada kapoti all lihtsalt vähem kraami, mis võimaldab aerodünaamiliseks kujunduseks suuremat paindlikkust, mis viib veelgi suurema efektiivsuse.
Optimeeritud osade tootmine
Arvutipõhise disaini edusammud muudavad üksikute osade ja süsteemide optimeerimise soovitud tulemuse saavutamiseks lihtsamaks. "Tööriistad paranevad, " ütleb Crane. "Kui [autotootjad] teevad ettepaneku auto muutmiseks, saavad nad arvutisse sisestada palju rohkem teavet ja aru saada, millised on kütusesäästu jaoks parimad kompromissid ja muud tegurid."
Auto kurvide ja nurkade nüansid ning aktiivsete grill-aknaluukide lisamine, mis blokeerivad õhuvoolu, kui see pole mootori jahutamiseks vajalik, võib minimeerida kuni 5 protsenti auto kiirusest suurel kiirusel, mis on piisav sõiduki kasvuhoone vähendamiseks. gaasiheide umbes 1 grammi miili kohta ja annab täiendava kütusesäästu. Kuid välised muudatused ei pea autode jaoks dramaatilised olema, et saavutada gallonist 50 miili või rohkem. Crane sõnul peaks tuleviku kütusetõmmistaja nägema üsna sarnaselt praeguste sõidukitega.
Hoolikas kontroll või rooli taga pöörlemine võivad siiski näidata mõningaid erinevusi. „Kuna see on märkimisväärselt kergem kaal, võib [tuleviku efektiivsem auto] end mõnevõrra erinevalt tunda. See saab paremini hakkama, piitsutab paremini nurga taga, ”räägib Crane. Nende 2050 eesmärkide saavutamise võimalike teede analüüsimisel eeldas NRC meeskond, et sõidukeid jätkatakse enam-vähem praegusel kujul. Need autod on "pisut tuulevaiksema väljanägemisega", väidab Crane, kuid ei midagi radikaalset. Sõidukid „ei muutu väiksemaks ega taha nii tagasi, et te ei mahuks kedagi tagaistmele”.
Abikäsi arvutitest
Rohkem kui kümme aastat pärast Priuse kasutuselevõttu USA-s moodustavad hübriidid autotranspordi üldisest turust ikkagi vaid pisikese liistu - umbes kolm protsenti Ameerika Ühendriikides müüdud sõidukitest. Kuid osa tänapäevaste hübriidide tehnoloogiast võib aidata homsetel autodel laiaulatuslikumat gaasi läbisõitu saada. Üks olulisemaid detaile on start-stop-tehnoloogia, mis lülitab mootori välja, kui sõiduk puhkab, ja taaskäivitub, kui juht astub gaasipedaalile.
Hübriidides kombineeritakse seda sageli regeneratiivse pidurdamisega, mis kasutab aku laadimiseks aeglustumisel ja pidurdamisel kineetilist energiat. Salvestatud elektrit saab seejärel kasutada mootori taaskäivitamiseks. „Regeneratiivpidurdus ja start-stop on lähiaastatel põhimõtteliselt väga levinud kujunduselemendid, “ ütleb Crane.
Muidugi, kütuse säästmise osas on oluline ka juhi käitumine. Kütusekulu erinevus agressiivse, pliijalgadega juhi ja ühtlaselt ettevaatliku, konservatiivse autojuhi vahel võib ulatuda 20 protsendini. Teatud määral võib tehnoloogia juhtida sõidukijuhte nende raiskavamast kalduvusest eemale. Ehkki autonoomse sõidu tulemuseks on tõenäoliselt juhita autod, vähemalt vähemalt niipea, ütles Renault-Nissani tegevjuht Carlos Ghosn hiljuti Stanfordi ülikoolis korraldatud üritusel: „Te näete palju autosid vähem juhi panust. ”Neid autosid saab optimeerida kütusesäästu ja tõhusa marsruudi jaoks.
Kaugemas tulevikus võiksid ristmikud olla kohad, kus autod on programmeeritud aeglustama ja läbistama, selle asemel et pidureid suruda või ringteel liikuda, soovitab UMTRI Schoettle. "Kui keegi ei peatu, olete kütusekulusid parandanud, " märgib ta.
"Oleks suurepärane, kui seal oleks mõni võlukuul, " ütleb Toyota Reinert - mingi tehnoloogia, mis võib määrdunud auto puhtaks muuta, ilma et me kunagi märkaks jõudluse, valiku, mugavuse või hinnaerinevusi. Reaalsus on see, et õigete kombinatsioonidega mitmete tehnoloogiate abil saab meie sõidukite puhastamisel minna kaugele. "Kõik need asjad on vähe, " ütleb Reinert, "aga see kõik kokku."
