فناوریهای نوین کاهش مصرف سوخت در خودروها

پرخوران  ( SC  (Supercharged
پرخوران در واقع یک کمپرسور هواست که برای افزایش فشار هوای ورودی به درون سیلندر یک موتور احتراق داخلی به کار می رود. نرخ زیاد جریان هوا به درون سیلندر سبب می شود تا اکسیژن بیشتری به منطقه احتراق برسد. مقدار هوای ورودی در حالت پرخوران بسیار بیشتر از حالت معمول (تنفس طبیعی موتور) است و بنابر این می توان سوخت بیشتری را محترق کرد و به این ترتیب مقدار کار تولید شده در هر سیکل بیشتر می شود.
افزایش توان و کاهش مصرف سوخت از نتایج این افزایش کار است. پرخوران انرژی مورد نیاز خود را به وسیله دنده، تسمه و ... از موتور دریافت می کند. از پرخوران، بیشتر در خودروهای دیزل استفاده می شود هرچند امروز بسیاری از خودروهای بنزینی نیز از آن استفاده می کنند.
این فناوری می تواند به طور متوسط تا 12 درصد از مصرف سوخت خودرو بکاهد.

موتور با سوخت لایه بندی شده  ( SCE  (Stratified Charge Engine
این موتور تا حدی شبیه به موتورهای سیکل دیزل است که با بنزین کار می کند. از آنجا که در این گونه موتورها مخلوط هوا و سوخت درون سیلندر به صورت لایه های مختلف غلظتی تشکیل می شود، این عنوان برای این فناوری انتخاب شده است.
در این موتورها همانند موتورهای دیزل از پاشش مستقیم (به منظور استفاده از قابلیت ذاتی آن برای دستیابی به نسبت تراکمهای بالا) استفاده می شود و از سوی دیگر با توجه به این که سوخت آن بنزین است از ویژگی مثبت اصلی آن یعنی اختلاط سریع و مناسب با هوا، حداکثر بهره برداری صورت می گیرد.
به این ترتیب از احتراق ضعیف که از خصوصیات منفی موتورهای دیزل پاشش مستقیم است جلوگیری می شود. در این سیستم، انژکتور سوخت را در یک محدوده خاص سیلندر می پاشد و به همین دلیل غلظت مخلوط هوا و سوخت در مناطق مختلف سیلندر تفاوت پیدا کرده و عملا لایه بندی می شود. معمولاً در این گونه موتورها از یک انژکتور با پاشش سوخت مستقیم استفاده می شود. این فناوری می تواند به طور متوسط تا 12 درصد از مصرف سوخت خودرو بکاهد.

توربوشارژ (  TC  (Turbocharged
در این موتورها نیز برای افزایش فشار هوای ورودی به درون سیلندر از یک کمپرسور هوا همانند سیستمهای پرخوران استفاده می شود با این تفاوت که در سیستمهای توربوشارژ، توان مورد نیاز برای به حرکت درآوردن کمپرسور از یک توربین تأمین می شود.
این توربین در مسیر جریان گازهای خروجی موتور قرار دارد و به واسطه خروج گازهای گرم ناشی از محصولات احتراق به حرکت در می آید. این فرآیند افزایش فشار، دمای هوای ورودی را نیز افزایش می دهد که مطلوب نیست. برای کاهش دمای هوای فشرده، در این موتورها از یک خنک کن داخلی Intercooler استفاده می شود. این روند باعث می شود تا در هر سیکل بتوان سوخت بیشتری را وارد سیلندر کرد. این میزان سوخت بیشتر، ساده تر محترق می شود و به این ترتیب در مجموع کارایی احتراق بسیار بالا می رود. این شیوه بیشتر در موتورهای دیزل کاربرد دارد.
این فناوری می تواند به طور متوسط تا 14 درصد از مصرف سوخت خودرو بکاهد.

زمان بندی متغیر سوپاپ ( VVT (Variable Valve Timing
در موتورهای کلاسیک، زمان بندی سوپاپها به وسیله بادامک انجام می شد که با توجه به شکل آن، کاملا ثابت بود. اما در موتورهای مدرن، این محدودیت برداشته شده است. در سیستم VVT ، مقدار جابجایی، دوره باز بودن و زمان باز و بسته شدن سوپاپ ثابت نیست. این مقادیر به صورت کامل توسط واحد کنترل الکترونیکی موتور ( ECU ) تنظیم می شوند.
این تنظیمات با توجه به شرایط عملکردی موتور انجام می شود و باعث می شود تا فرآیند احتراق تا حد امکان به بهترین نحو صورت گیرد و راندمان حرارتی موتور افزایش یابد. به عنوان مثال در سرعتهای بالا، موتور به سوخت بیشتری احتیاج دارد که این امر هوای بیشتری را نیز طلب می کند.
سیستم ECU در این حالت سوپاپ ورودی هوا را برای مدت بیشتری باز نگه می دارد تا هوای مورد نیاز وارد سیلندر شود. به هنگام کم شدن سرعت خودرو، عملکرد سوپاپ دوباره به حالت عادی خود باز خواهد گشت. در موتورهایی که میزان باز شدن سوپاپ هوا ثابت است، تفاوتی در هوای ورودی برای سرعتهای مختلف وجود ندارد و عملا شرایط کاری موتور در حالت بهینه قرار نمی گیرد.
این فناوری می تواند به طور متوسط تا 5 درصد از مصرف سوخت خودرو بکاهد.

فناوریهای کاهش اتلاف
فناوریهایی که وظیفه آنها انتقال حداکثر توان تولید شده در موتور به چرخهای محرک است در این گروه قرار گرفته است.
برخی روشهای کاهش اتلاف را شاید نتوان به صورت مستقل تحت عنوان یک فناوری معرفی کرد. به عنوان نمونه می توان به استفاده از موارد سبک تر بویژه برای قطعات متحرک (که منجر به کاهش اتلاف ناشی از اینرسی دورانی می شود)، استفاده از روانکارها با ضریب اصطکاک پایین (که منجر به کاهش اتلاف اصطکاکی می شود) و تغییر در سیستم خنک کاری (مانند استفاده از افزودنی ها یا کاهش حجم سیستم خنک کاری) اشاره کرد. با توجه به این موضوع، فناوری های این گروه را می توان به صورت زیر برشمرد:

انتقال قدرت دستی- اتوماتیک ( AMT  (Automated manual Transmission
سیستم انتقال قدرت دستی- اتوماتیک مزایای هر دو سیستم انتقال قدرت دستی و اتوماتیک را داراست. سیستم های انتقال قدرت
دستی از سیستم های معمول انتقال قدرت اتوماتیک، سبک تر بوده و دارای اتلاف انرژی کمتر است با این حال بیشتر رانندگان، سیستم انتقال قدرت اتوماتیک را ترجیح می دهند. سیستم انتقال قدرت دستی- اتوماتیک همانند سیستم انتقال قدرت دستی عمل می کند با این تفاوت که نیازی به فشردن پدال کلاچ و تعویض دنده به وسیله راننده نیست.
سیستم تغییر دنده به صورت الکترونیکی کنترل شده و به وسیله عملگرهای هیدرولیکی یا موتور الکتریکی عمل می کند. استفاده از این سیستم سبب می شود تا فرآیند تغییر دنده آرامتری نسبت به سیستم انتقال قدرت دستی حاصل شود.
فناوری AMT قادر است به طور متوسط تا 7 درصد از مصرف سوخت بکاهد.

تغییرات طراحی خودرو Change in Vehicle Design
کاهش وزن و تغییر ساختار آیرودینامیکی خودرو، تأثیر بسیار مهمی در کاهش مصرف سوخت دارد. تحقیقات نشان داده است که با
کاهش وزن خودرو، می توان به طور متوسط 12 تا 22 درصد از مصرف سوخت کاست.
بهینه سازی ساختار آیرودینامیکی خودرو نیز به طور متوسط کاهش 5 تا 8 درصد مصرف سوخت را به همراه خواهد داشت. از سوی دیگر با تغییر مناسب تجهیزات درونی خودرو مانند کولر می توان به طور متوسط 2 تا 12 درصد مصرف سوخت را کاهش داد.

انتقال قدرت پیوسته متغیر ( CVT  (Continuously Variable Transmission
این سیستم با استفاده از تعداد زیادی پولی با قطرهای مختلف که به وسیله زنجیر یا نوار به یکدیگر متصل می شوند، قادر است مقادیر مختلفی از نسبت سرعت موتور به سرعت چرخ ایجاد کند که بسیار متنوع تر از جعبه دنده های معمول است.
این سیستم به خودرو کمک می کند تا در هر حالت کاری بهترین نسبت تبدیل را محاسبه کرده و از آن استفاده کند و همواره دور موتور در مناسب ترین شرایط قرار گیرد.
استفاده از این سیستم می تواند به طور متوسط 4 تا 6 درصد از مصرف سوخت خودرو بکاهد.

سیستم کلاچ دوگانه ( DCT (Dual Clutch Transmission
در این سیستم از دو کلاچ جداگانه هم مرکز برای تغییر دنده استفاده می شود. یکی از این کلاچ ها برای دنده های زوج و دیگری برای دنده های فرد به کار می رود. مزیت این سیستم آن است که به هنگام تعویض دنده، گشتاور انتقالی به چرخ ها قطع نمی شود و توزیع آن هموار باقی می ماند. همچنین فرآیند تعویض دنده در این خودروها سریع تر انجام می شود.
استفاده از این سیستم می تواند تا 12 درصد از مصرف سوخت خودرو بکاهد.

سیستم تهویه الکتریکی ( EAC  (Electric Air Conditioning
سیستم تهویه همانند تمامی سیستم های فرعی درون خودرو برای کارکرد نیاز به انرژی الکتریکی دارد . معمولا کمپرسور سیستم تهویه توسط تسمه ای که به میل لنگ خودرو متصل است می چرخد. تأمین انرژی مورد نیاز کمپرسور سبب اعمال بار اضافی به موتور می شود. این موضوع در مورد استفاده از سیستم تهویه در هوای سرد هم صدق می کند زیرا با وجود غیار فعال بودن کمپرسور، پروانه ای که هوای گرم را به داخل خودرو می فرستد نیز برای چرخش نیاز به دریافت انرژی دارد.
در سیستم تهویه الکتریکی، انرژی الکتریکی مورد نیاز، توسط باتری خودرو تأمین می شود. بنابراین سیستم تهویه الکتریکی مستقیماً از توان موتور استفاده نمی کند و بار اضافی بر موتور اعمال نمی کند و به همین دلیل سبب کاهش مصرف سوخت می شود. این سیستم بیشتر در خودروهای هیبریدی کاربرد دارد زیرا برای تأمین انرژی الکتریکی، تجهیزات بیشتری نسبت به خودروهای معمول دارد.
این سیستم در حدود 15 درصد باعث کاهش در مصرف سوخت می شود.

سیستم فرمان الکتریکی ( EPS (Electric Power Steering
این سیستم در بسیاری از خودروها، جایگزین سیستم فرمان هیدرولیکی شده است . یکی از امتیازات این روش حذف پمپ هیدرولیکی موجود در فرمان است که بخشی از توان موتور را به خود اختصاص می داد. همچنین این موضوع سبب کاهش وزن خودرو و در نتیجه کاهش مصرف سوخت می شود.
دیگر امتیاز استفاده از این سیستم، کم صداتر بودن آن به دلیل حذف پمپ و مزیت دیگر آن از بین رفتن نشتی سیال است. این سیستم در هنگام حرکت خودرو روی خط راست یا دور زدن یکنواخت در پیچ ها هیچ گونه توان الکتریکی مصرف نمی کند. این سیستم در مقایسه با نوع هیدرولیکی آن از وزن پایین تر، دقت بالاتر و کارایی بیشاتری بر خوردار است و با استفاده از سنسور حساس به سرعت خودرو با توجه به سرعت، واکنش مناسب نشان می دهد .
سیستم فرمان هیدرولیکی از توان خودرو برای کارکرد خود استفاده می کند اما سیستم الکتریکی با استفاده از انرژی الکتریکی باتری خودرو که همیشه در حرکت شارژ می شود استفاده می کند به همین دلیل توان کمتری مصرف می کند و در نتیجه سبب کاهش مصرف سوخت می شود.
این روش به طور متوسط باعث کاهش 3 درصد مصرف سوخت می شود.

کاهش مقاومت غلتشی چرخ ها  ( LRR (Low Rolling Resistance
یک جسم دوار مانند چرخ های خودرو همواره در برابر غلتش از خود مقاومت نشان می دهد. در طرا حی های نوین خودرو، جنس، شکل هندسی، آج ها و سایر پارامترهای لاستیک به گونه ای طرا ی می شوند که کمترین مقاومت را در برابر غلتش داشته باشند و به این ترتیب مصرف سوخت به طور متوسط 2 تا 8 درصد کاهش خواهد یافت.

بازیابی انرژی ترمز (  RBS  (Regenerative Braking System
فرآیند ترمزگیری، سبب کاهش سرعت خودرو و در نتیجه کاهش انرژی جنبشی آن می شود. این انرژی جنبشی کاهش یافته به صورت دیگری از انرژی تبدیل می شود. در خودروهای معمول این انرژی به صورت انرژی گرمایی در مجموعه ترمز و چرخ ها تلف می شود اما در سیستم RBS از این انرژی به صورت مستقیم یا غیرمستقیم استفاده می شود.
سیستم RBS معمولاً این انرژی گرمایی را به انرژی الکتریکی تبدیل کرده که از آن در سیستم تهویه مطبوع، پخش صوت و سایر لوازم مصرف کننده انرژی الکتریکی استفاده می شود. در برخی از انواع این سیستم، انرژی ترمزی به صورت هیدرولیکی تبدیل و استفاده می شود.
این فناوری می تواند تا 12 درصد از مصرف سوخت خودرو بکاهد.

سیستم 6 دنده و بیشتر  6+ Speed
در خودورهای 6 دنده (یا بیشتر)، دنده های دیگری به سیستم جعبه دنده اضافه شده است. این عمل باعث می شود تا فاصله نسبت
تبدیل های دنده های مختلف کمتر شده و خودرو بتواند شتاب بیشتری بگیرد.
این سیستم می تواند به طور متوسط 3 تا 5 درصد از مصرف سوخت بکاهد.