Bởi hầu hết tất cả các tài khoản, những ngày dồi dào xăng giá rẻ đã qua. Nhưng chúng ta không nhất thiết phải chịu đựng sự mệt mỏi về giá nhiên liệu đến vĩnh viễn. Đến năm 2025, rất có thể ô tô chở khách trung bình sẽ có khả năng chạy hơn 50 dặm một gallon (21,3 km một lít) - nếu nó chạy bằng nhiên liệu thông thường.
Để đạt được mục tiêu đó sẽ không dễ dàng và cũng không hề rẻ. May mắn thay, các kỹ sư và nhà khoa học được giao nhiệm vụ làm cho ô tô hoạt động hiệu quả hơn đã có một vài thủ thuật để lại cho tập thể của họ.
Một trong những lĩnh vực lớn nhất hiện có để tạo ra lợi nhuận là giảm khối lượng ô tô và xe tải - một kỷ luật rộng rãi được gọi là trọng lượng nhẹ ô tô. Trọng lượng nhẹ tìm cách loại bỏ trọng lượng tổng thể của một chiếc xe bằng cách sử dụng các vật liệu tiên tiến, kết cấu khéo léo và hệ thống mới lạ. Người ta ước tính rằng cứ giảm 10% trọng lượng thì mức tiêu thụ nhiên liệu sẽ giảm từ 6 đến 7%. Vì vậy, ngay cả việc tiết kiệm được trọng lượng nhỏ - khi nhân với hàng nghìn bộ phận trên một chiếc xe thông thường - cũng có thể tăng lên một lượng đáng kể.
Xu hướng này thực sự đã diễn ra trong nhiều thập kỷ:Một chiếc sedan trung bình ngày nay nặng 3.000 pound (1.361 kg), so với 4.500 pound (2.041 kg) 30 năm trước. Đó là bất chấp sự tăng trưởng ổn định của gizmos, các tính năng an toàn và tiện nghi sinh vật đã khiến các phương tiện của chúng ta như lăn bánh tại nhà và văn phòng trong những năm qua. Việc tiếp tục làm cho xe nhẹ hơn phụ thuộc vào việc áp dụng các phương pháp tiếp cận thông minh để làm cho các bộ phận cấu thành của chúng nhẹ hơn.
Trong vài trang tiếp theo, chúng tôi sẽ đề cập đến năm trong số những cải tiến thông minh nhất sẽ tạo ra và trong một số trường hợp, hiện tại đang làm cho các bộ phận ô tô nhẹ hơn.
Nội dungTrong số các bộ phận nặng nhất của ô tô hoặc xe tải là những bộ phận cấu thành nên "trái tim" của nó - động cơ. Các vật dụng trong khoang động cơ, chẳng hạn như khối động cơ, piston, trục khuỷu và các phụ kiện khác nhau được làm bằng kim loại chịu nhiệt, độ bền cao. Chúng phải chịu được áp suất và nhiệt độ cực lớn tạo ra bởi lực của hàng nghìn vụ nổ có kiểm soát mỗi phút diễn ra bên dưới mui xe.
Sự đánh đổi cho độ bền đó là động cơ truyền thống cực kỳ nặng - vài trăm pound trong trường hợp của một chiếc ô tô chở khách thông thường.
Sau khi chạy, động cơ phải truyền năng lượng quay từ khoang động cơ đến các bánh xe ở ít nhất hai trong bốn góc của ô tô. Để làm được điều này, cần có hộp số, trục truyền động và nhiều bộ phận khác gây thêm trọng lượng và kém hiệu quả.
Động cơ điện được đặt trực tiếp tại trung tâm của một bánh xe riêng lẻ giúp loại bỏ nhu cầu về nhiều bộ phận cồng kềnh và dễ bảo dưỡng trên một chiếc ô tô thông thường. Những động cơ này sau đó được điều khiển bởi một máy tính để hướng chúng quay các bánh xe khi cần thiết. Michelin và công ty xe hơi Venturi đã gây tiếng vang lớn với công nghệ này vào năm 2010, khi giới thiệu Hệ thống bánh xe chủ động của Michelin trên mẫu xe ý tưởng Venturi Volage. Nó không chỉ chứa động cơ điện ở bánh xe mà còn có hệ thống phanh điện mạnh mẽ và hệ thống treo chủ động (cũng nằm trong trục bánh xe)!
Ngoài thiết kế của chính các bộ phận, điều quan trọng là chúng được làm bằng gì. Hãy chuyển sang trang tiếp theo để đọc về các vật liệu thông minh đang làm cho các bộ phận của ô tô nhẹ hơn.
Trong một trong những câu thoại nổi tiếng nhất từ trước đến nay, "Mr. McGuire" (Walter Brooke) đã thốt ra lời khuyên kinh điển đối với "Benjamin" (Dustin Hoffman khi đó còn tươi tắn) trong bộ phim "The Graduate:" năm 1967:"" Tôi chỉ muốn nói một lời với bạn ... nhựa. Có một tương lai tuyệt vời trong ngành nhựa, bạn sẽ nghĩ về nó chứ? "
Nhiều thập kỷ sau, lời khuyên của ông McGuire không chỉ được chứng minh là có tính tiên tri mà còn có sức chịu đựng đáng kể. Nhựa xuất hiện dưới một số hình thức trên hầu hết mọi mặt hàng mà chúng ta mua, từ bao bì đến chính đồ vật đó. Thậm chí ngày nay, các nhà nghiên cứu đang tìm cách làm cho chất dẻo trở nên linh hoạt hơn, bền hơn và có khả năng chịu đựng các điều kiện khắc nghiệt hơn.
Một công ty, Polimotor, đã đi xa hơn khi đề xuất và chế tạo động cơ nhựa, tuyên bố tiết kiệm 30% trọng lượng so với động cơ hoàn toàn bằng kim loại truyền thống.
Tuy nhiên, trong tương lai gần, bạn vẫn có thể nhìn thấy nhựa ở những nơi thông thường, chỉ là nhiều hơn thế.
Ngoài các bộ phận nội thất như trang trí, núm vặn, bảng điều khiển và bảng điều khiển được làm bằng nhựa, nó còn được sử dụng cho cản trước và sau, ốp sườn và vỏ gương.
Có thể không quá xa khi bạn nhìn thấy những chiếc xe sản xuất hàng ngày có toàn bộ thân bên ngoài được làm bằng nhựa, bỏ qua nhôm hoặc thép thường được sử dụng cho các tấm thân xe.
Chúng tôi thậm chí có thể tìm thấy cách sử dụng tốt cho một số ước tính khoảng 2,5 triệu tấn chai nước nhựa bị vứt bỏ mỗi năm:Ví dụ như mẫu concept Hyundai QarmaQ, tự hào có phần thân được làm chủ yếu từ chai nước nhựa tái chế. Có một loại "vật liệu kỳ diệu" khác đã sẵn sàng để giảm bớt một số gánh nặng trọng lượng do các bộ phận bằng thép áp đặt, đồng thời cung cấp sức mạnh tương đương hoặc tốt hơn. Đọc tất cả về nó trên trang tiếp theo.
Sợi carbon chắc chắn không phải là người mới trong lĩnh vực ô tô. Được lai tạo từ ngành công nghiệp hàng không vũ trụ, sau đó được sử dụng trong các cuộc đua ô tô để làm cho các phương tiện nhẹ hơn trên đường đua, công nghệ này đã chuyển sang các mục đích sử dụng đặc biệt trên thị trường hậu mãi.
Trong số đám đông "người điều chỉnh" hiệu suất, đó là một huy hiệu của địa vị được gắn trên mui xe bằng sợi carbon, những tấm chắn gió và thậm chí cả các tấm thân xe với các mảnh không sơn và dệt carbon có thể nhìn thấy.
Tóm lại, sợi cacbon bao gồm các sợi nguyên tử cacbon được tạo thành sợi sau đó được dệt thành một loại vải dễ tạo khuôn. Khi các tấm được ngâm trong một loại nhựa đặc biệt, được áp dụng cho khuôn hoặc khuôn mẫu và được phép đóng rắn, sản phẩm thu được có thể cứng như thép, nhưng trọng lượng chỉ bằng một nửa (và nhẹ hơn 30% so với nhôm). Nó hoạt động rất giống với cách làm của sợi thủy tinh, nhưng mang lại độ bền cao hơn nhiều.
Vậy tại sao chúng ta không thấy sợi carbon ở khắp mọi nơi? Trị giá. Chu trình chế tạo các bộ phận bằng sợi carbon kéo dài và phức tạp khiến việc sản xuất chúng đắt gấp nhiều lần so với những bộ phận tương tự làm bằng thép hoặc thậm chí là kim loại nhẹ đắt hơn thép.
Trong một thời gian dài, việc tiết kiệm nhiên liệu mà người mua xe sẽ được hưởng do các bộ phận bằng sợi carbon nhẹ hơn sẽ không thể biện minh về mặt tài chính cho khoản chi phí tăng thêm do không sử dụng thép.
Một số nhà sản xuất ô tô, đặc biệt là Lexus và BMW, đang nỗ lực để thay đổi điều đó bằng các nghiên cứu chuyên sâu nhằm phát triển các cách giảm chi phí sản xuất sợi carbon cho xe. Lexus, chẳng hạn, đã phát triển một máy dệt robot ba chiều đáng chú ý có khả năng dệt không chỉ các tấm phẳng bằng sợi carbon, mà còn cả các mảnh cong đã được định hình theo đường viền của các bộ phận cơ thể cụ thể.
Làm thế nào để một nhà sản xuất ô tô có thể "lấy chì ra," cân bằng trọng lượng, khi các phương tiện dựa vào pin (truyền thống là loại axit chì nặng) để cung cấp cho nhiều nhu cầu điện của xe? Cho đến một vài năm trước, pin chì là nhà cung cấp nước trái cây được lựa chọn cho ô tô điện - phần lớn là vì đó là tất cả những gì có sẵn.
Sau đó, pin hyđrua kim loại niken (NiMH) nhẹ hơn và vẫn có khả năng tích điện mạnh - và được sử dụng rộng rãi trong các phương tiện hybrid.
Các nhà sản xuất ô tô đang đặt cược vào xe hybrid và xe chạy hoàn toàn bằng điện để giúp họ đáp ứng các yêu cầu về quãng đường do chính phủ quy định trong tương lai. Nhưng ngay cả pin NiMH cũng thiếu khả năng lưu trữ năng lượng để đáp ứng thực tế mong đợi của người tiêu dùng. Đó là do thuộc tính gọi là "mật độ năng lượng". Hiện tại, pin không thể giữ "cú đấm" năng lượng cho một trọng lượng nhất định như nhiên liệu hóa thạch.
Nhập pin lithium ion, có mật độ năng lượng cao hơn axit chì hoặc hyđrua kim loại niken. Từ lâu, họ đã cung cấp năng lượng cho các công cụ điện không dây và máy tính xách tay, nhưng cũng có xu hướng phát nổ khó chịu khi chúng quá nóng. Mặc dù hơi hiếm, nhưng những lỗi thảm khốc này xảy ra thường xuyên đủ để gây ra mối lo ngại lớn, chẳng hạn như khi nào chúng sẽ khiến máy tính xách tay của người tiêu dùng bốc cháy. Họ cũng giữ cho các nhà sản xuất ô tô lớn kiên quyết về việc đưa chúng vào các phương tiện sản xuất hàng loạt cho đến khi có thể khắc phục được những khúc mắc.
Tuy nhiên, các công ty như Tesla vẫn thấy phù hợp để đưa chúng vào chiếc xe thể thao chạy điện Roadster nhanh, kiểu dáng đẹp - mà theo tất cả các tài khoản đều mang lại hiệu suất phi thường.
Và thời gian để pin xe hơi lithium ion trở nên phổ biến hơn đang đến rất nhanh. Ví dụ, các nhà nghiên cứu của MIT đã tìm ra cách để giảm thời gian sạc lại và làm cho pin lithium ion ổn định hơn (bằng cách sử dụng niken thay vì coban, cùng với nguyên tố chính là lithium). Điều này và những tiến bộ khác cho thấy rằng lithium nhẹ sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc giúp ô tô giảm cân trong tương lai.
Thông thường, khi mọi người nói về "xe điện", họ đang đề cập đến thực tế là nó có một động cơ điện để quay các bánh xe. Nhưng có một ý nghĩa khác cho cụm từ - nó cũng có thể dùng để chỉ những chiếc xe thay thế các liên kết cơ khí nặng nề và cồng kềnh bằng các bộ phận điện nhỏ hơn, nhẹ hơn. Thường được gọi là "drive-by-wire" hoặc "x-by-wire", các thành phần điện và điện tử này có thể được sử dụng để điều khiển phản ứng ga, đánh lái và thậm chí phanh một cách chính xác hơn.
Công nghệ đặc biệt này tuyên bố có nguồn gốc từ máy bay chiến đấu. Fly-by-wire đã nhận lễ rửa tội bằng lửa, theo nghĩa đen, khi nó được sử dụng làm phương pháp điều khiển duy nhất cho F-16 Fighting Falcon, ra mắt cách đây vào năm 1978. Ban đầu, các phi công cảnh giác còn gọi đùa là "Máy bay phản lực điện", cuối cùng nó có được biệt danh "Viper", cùng với sự tôn trọng của phi công, vì nó đã nhiều lần chứng tỏ bản thân trong chiến đấu.
Điều khiển "bằng dây" tiếp tục được sử dụng trong cả máy bay quân sự và máy bay thương mại, và cuối cùng là ngành công nghiệp ô tô.
Vì điều khiển bằng dây chiếm ít không gian hơn, điều đó có nghĩa là các nhà thiết kế ô tô có thể cung cấp nhiều tiện nghi hơn cho sinh vật như chỗ để chân và đầu tốt hơn, đồng thời thực hiện ít thỏa hiệp thiết kế hơn về tổng thể. Và vì chúng có trọng lượng nhẹ hơn, các hệ thống bằng dây cho phép các phương tiện mà chúng được lắp đặt đi nhanh hơn, xa hơn hoặc cả hai.
Không phải ai cũng cảm thấy thoải mái với ý tưởng đi đến các hệ thống điện tử hoàn toàn. Điều gì sẽ xảy ra nếu sau cùng, chúng bị lỗi do lập trình, giống như phần mềm chúng ta sử dụng trên PC đôi khi làm vậy? Điều cuối cùng bạn muốn là sự cố máy tính ngăn bạn áp dụng phanh khi bạn thực sự cần chúng.
Trên thực tế, các hệ thống cơ khí cũng bị mòn, hỏng và gặp các vấn đề khác. Như với nhiều cải tiến ô tô khác, có thể chỉ là vấn đề thời gian trước khi mọi người chấp nhận công nghệ điều khiển mới hơn là "bình thường", một khi nó đã được chứng minh thông qua việc sử dụng ngày càng rộng rãi.
Các bộ phận hiệu suất Audi thể thao cho R8 của bạn
Tìm kiếm các bộ phận hiệu suất của Porsche?
Mẹo sửa chữa ô tô cho mùa đông
10 Cải tiến ô tô đáng được biết ơn