Autók és autótechnika jövője - hibrid, elektromos és sofőr nélküli autók

A személygépkocsik, amelyek egyre inkább elérhetők mindenki számára, elmossák a társadalmi osztályok megkülönböztetését, kibővítették a piacokat és serkentik a gazdaságot. Az iparág közvetlenül több mint 2,6 millió embert foglalkoztat, és az Auto Alliance szerint az ország bruttó hazai termékének (GDP) 3–3,5% -át adja..

Az autókkal kapcsolatos amerikai szerelmi kapcsolat nyilvánvaló a tulajdonában lévő számban. A Közlekedési Statisztikai Hivatal szerint 2012-ben több mint 250 millió regisztrált jármű volt az Egyesült Államokban, vagyis minden 18 évesnél idősebb amerikai számára egy. Az átlagos háztartás 1,75 járművet birtokol. A járművezetők abban az évben több mint 2,8 milliárd mérföldet haladtak át, több mint 4,5 millió mérföldnyi utakon és autópályákon, valamint 605 471 hidakon..

A fogyasztók számos gépjárműgyártó közül választhatnak, amelyek mindegyike különböző gyártmányú, modellt és felépítménystílust gyárt. A járművek ezután tovább testreszabhatók a szín, a motortípus, a sebességváltó, a belső kialakítás és a kerekek típusa alapján. Ezen kívül ezer autójavító műhely, nagy teljesítményű szerelő és karosszéria testreszabó üzlet működik, amelyek készek minden autótulajdonos álmainak teljesítésére..

A gépjárművek negatív hatása a modern életre

A korszerű életbe való minden hozzájárulása szempontjából az autó jelentős negatív következményekkel járt az egyénekre és a társadalom egészére nézve:

• Költség. Az autó vásárlása és folyamatos üzemeltetése az egyik legnagyobb kiadás, amelyet a szokásos ember visel egy életre. A Munkaügyi Statisztikai Hivatal szerint a gépjárművek a család költségvetésének mintegy egyhatodát teszik ki, mint az élelmezés vagy az egészségügy és a biztosítás együttesen. A BLS jelentése szerint 2010-ben az Egyesült Államokban az átlagos személygépkocsi 11,4 éves volt, és 11 318 mérföldet hajtott meg, miközben 2122 dollárt égetett a gázon és az olajon. Ezenkívül a járművezetők átlagosan 787 dollárt költöttek javításra és karbantartásra.
• Halálesetek és sérülések. Az Egyesült Államok Népszámlálási Irodája szerint 1990 óta évente több mint 10 millió autóbaleset történik, ami évente több mint 30 000 haláleset okoz. Noha az arány évente csökken - tükrözve a tervezés és az új technológia fejlesztéseit - a Nemzeti Autópálya Közlekedésbiztonsági Igazgatóság becslései szerint a balesetek költségei 2010-ben 871 milliárd dollárt tettek ki..
• Városi terjeszkedés. Az Egyesült Államok népessége több mint háromszorosára nőtt az 1900-as 76 millió embertől 2000-ben 281 millióra. Az Egyesült Államok 2002. évi népszámlálási tanulmánya szerint azonban a nagyvárosi térségben élők száma 1950 óta jelentősen csökkent. A század közepén több több mint 7000 ember elfoglalt négyzetmérföldnyi földterületet; 2000-ben kevesebb, mint 3000 volt négyzet mérföldenként. Ez az eloszlás csökkenti a tömegközlekedés hatékonyságát és növeli a nyomást a szélesebb körű közúti és autópálya-hálózatok építésére.
• Torlódás. A 2012. évi texasi A&M mobilitási tanulmány szerint az átlagos ingázó heti több mint 50 órát tölt a forgalomban elfoglalt autójában. Az olyan városokban, mint Los Angeles, Boston és New York, a torlódások évente meghaladják a 60 órát, aminek következtében az amerikaiak a szükségesnél több 5,5 milliárd órát utaznak, és további 2,9 milliárd liter üzemanyagot vásárolnak..
• Környezetszennyezés. Míg a légköri szennyezés megelőzi a gépjárművet, a legtöbb tudós egyetért abban, hogy személyes autóink a globális felmelegedés egyik fő oka. Az Érintett Tudósok Szövetsége szerint az Egyesült Államok összes kibocsátásának csaknem egyötödét a személygépkocsik és teherautók teszik ki - körülbelül 24 font szén-dioxid és más globálisan melegedő gázok minden gabonánként égett gázért.

A gépjárművek jövője

Annak ellenére, hogy a személygépkocsik jelentősen megváltoztak a bevezetésük óta, a fejlesztések üteme növekszik - különösen a negatív hatások leküzdésére tett előrelépésekkel kapcsolatban. Egyes futuristák előrejelzik, hogy a következő évtizedben megjelennek az autonóm autók - az önvezető autók.

Az ExtremeTech jelentése szerint a Mercedes-Benz a 2015. évi Consumer Electronics Show-n mutatta be vezetés nélküli autóját, az F-105 luxusautót, amelynek elülső ülései elfordulnak, hogy a vezető és az első ülés utasai szembenézhessenek a háttal. - üléses utasok. Eközben a BMW bebizonyította i3 EV-jének, hogy önállóan parkol, és nyitott tereket kereshet parkolóházában.

A CNBC szerint néhány elemző azt jósolja, hogy az olyan új gyártók, mint a Google és az Apple kiszorítják azokat a hagyományos tömeggyártó autógyártókat, mint a General Motors, a Ford, a Honda és a Volkswagen, amelyek előtérbe helyezik az új technológiát. Egyéb előrejelzések a következőket tartalmazzák:

• Kevesebb autó lesz a családok tulajdonában, mivel egy autó szekvenciálisan és egyszerre szolgálhat különféle tagok számára anélkül, hogy a sofőrre kellene várnia. Például egy sofőr nélküli autó visszatérhet otthoni bázisához, miután egy munkavállalót az irodába szállított, és a nap folyamán elérhetővé teheti a család többi tagjának a szállítását, mielőtt visszatér, hogy később este felszálljon az ingázóra..
• Növekszik a megosztott mobilitás, ahol az emberek autók nélkül használják őket.

A jelentős változás elemei

A jelentős fejlesztések csökkentik a jövőben az autók negatív hatásait. Ezek a következő szempontokat és elemeket tartalmazzák.

Tervezés

Az első autók a lovakocsikhoz hasonlítottak, amelyeket cseréltek, egyszerű dobozok a kerekeken. A korai gyártóknak kevés ismeretek voltak az aerodinamikáról - a levegőn áthaladó tárgyak ellenálló képességéről vagy „húzásáról”. A húzás a sebességgel arányosan növekszik. Az autó alakja, különösen az elülső rész közvetlenül befolyásolja az elhasznált energiát, amikor a jármű előre halad.

A megnövekedett sebesség másik hatása a kiegészítő emelés - az autó karosszériájának az az útfelületről való felfelé történő emelkedése - az autó alatt áramló levegőből, csökkentve a tapadást és a stabilitást fordulók során. A szélcsatorna használata az autótervező mérnököket irányította az éles élek csökkentéséhez és az egyszerűsítés javításához, ezáltal csökkentve a húzódást, az emelést és az energiafogyasztást.

Következésképpen a gyártmányok és a modellek hasonlónak tűnnek, mivel minden gyártó gyorsan átveszi a rivális által megszerzett előnyöket. A jövőbeni autók valószínűleg rövidebbek lesznek, és több kanyarral járnak, miközben fenntartják vagy növelik az utasok belső térét.

anyagok

Az autó súlya közvetlenül befolyásolja a műveletek során felhasznált üzemanyag-fogyasztást. A Washingtoni Egyetem beszámolója szerint az egykerekű felépítés, a könnyű anyagok és a kisebb motorok széles körű használata 1975 és 2009 között 1700 kilóval csökkentette az átlagos gépkocsi-súlyt. Ennek ellenére az előny nagy részét ellensúlyozta a jármű méretének növekedése és a hozzáadott funkcionalitás..

A folyamatos szövetségi nyomás az üzemanyag-fogyasztás növelése érdekében a könnyű acél, alumínium, kompozit anyagok és műanyagok nagyobb mértékű használatát eredményezi a súly csökkentése és az ütközőképesség javítása érdekében. Például a Tesla Roadster karosszéria egy könnyű szénszál / epoxi-kompozitból készül, amely ugyanolyan erős, mint az acél, és 30% -kal kevesebbet tartalmaz. Amint az anyag gyártási költségei csökkennek, egyre több gyártó fordul a járművek forradalmian új, kompozit anyagához.

Mechanikai hatékonyság

A négyütemű belsőégésű motor évtizedek óta a járművek elsődleges energiaforrása. Az évek során a technológiai fejlődés, például a kettős felső szelepvezérlésű négy szelep változtatható szelepidővel, a levegő kényszer indukciója, üzemanyag-befecskendezés, számítógépesen beállított üzemanyag-befecskendezés és a szelep változó időzítése javította a motor hatékonyságát és teljesítményét.

A motorvezérlő egység - a fedélzeti számítógép, amely szabályozza a gyújtás időzítését, a levegő / üzemanyag keverékét és az alapjárati fordulatszámot - széles körű használata nagyobb üzemanyag-hatékonyságot és állandó motordiagnosztikát eredményez. A sebességváltók hatékonyabbak: a három előremeneti fokozat kézi váltásával és a hátramenettel, a hat-nyolc fokozat automatikus váltásával és a hátramenettel. A továbbfejlesztett hidraulika lehetővé teszi a könnyű kormánymű-kormányzást, míg a blokkolásgátló fékek drasztikusan csökkentették a megállási időt és a helyet.

2015-től a hibridek - a benzinmotor és az elektromos motor kombinációja - nem váltak népszerűvé az Egyesült Államok egyes részein. A Experian Automotive (Adam Goldfein útján) szerint minden negyedik hibridet eladtak Kaliforniában, és ez meghaladja a következő öt állam (Florida, Texas, New York, Virginia és Washington) együttesét..

Noha a legtöbb nagy autógyártó jelenleg hibrid modellt kínál, a Toyota Prius modelljei 2000 óta körülbelül 5 millió teljes eladással uralták a piacot, a 24/7 Wall St. szerint. Mivel az autók éves eladása az Egyesült Államokban 2000 óta elérte a 10,4 millió (2009-es év) 17,4 millió-ra (2000-es év), a hibridek a teljes forgalom kevesebb, mint 3% -át képviselik 2000 óta, és a zöld autó jelentése szerint a jelenlegi teljes éves árbevétel átlagosan körülbelül 3% -át teszik ki..

Sok megfigyelő úgy véli, hogy az alábbiak kombinációja eddig korlátozta a hibridek eladását:

• Magas fogyasztói árak a hagyományos motormodellekhez képest (5000 dollár vagy annál több egy hasonló autó esetén)
• Kevesebb független szerviz létesítmény, amely képes hibridek vagy elektromos autók szervizelésére vagy javítására, megkövetelve az autó karbantartását az eladótól
• A vásárló nem ismeri az új technológiát
• A gázmotorok fokozott üzemanyag-hatékonysága
• Autó kultúra, amely idealizálja a lóerőt és az autópálya sebességét

Míg a tisztán elektromos járművek, amelyeket tüzelőanyag-cellák (nem hibridek) hajtottak végre, elfoglalták a lakosság kedvét, az üzemanyagcellák fejlesztése nem haladt előre a vártnál. Az átlagos elektromos autónak 150 mérföldes vezetési korlátja van, és újratöltéséhez 20-30 perc szükséges.

Ezzel szemben a 2015-ös Ford Focus négyhengeres, rugalmas üzemanyaggal (benzin vagy benzin-etanol keverékek) és 12,4 literes tartályával több mint 360 mérföldet tud megtenni tankolás nélkül. Noha az elektromos autók a jövőben felválthatják a hagyományos energiaforrásokat, a legvalószínűbb eredmény a hibrid motor növekvő népszerűsége, a gáz- és az elektromos motorok közötti logikus átmenet.

üzemanyagok

Létezésének nagy részében az autó üzemanyagához benzinre - finomított kőolajtermékre - támaszkodott. A tetraetil-ólmot történelmileg adták hozzá, hogy nagyobb ellenállást biztosítsanak az öngyulladásnak. Ezt az állapot-meghajtót „kopogásnak” nevezték, amikor a gyújtást kikapcsolták. Az 1970-es évek óta az etanol - egy megújuló, benzintel kevert üzemanyag - helyettesítette az ólmot, ezt a kombinációt néha „flex üzemanyagnak” hívják.

Egyéb üzemanyagok a következők:

• Sűrített földgáz. Egyes járműveket, különösen a nagy tehergépjárműveket és autóbuszokat, sűrített földgázzal, fosszilis tüzelőanyaggal működtetik, amely tisztább a kőolajnál, és kevesebb szennyezőanyagot termel. Az olyan támogatók, mint például az olajember T. Boone Pickens a CNG-t, mint a benzin jobb környezetvédelmi és olcsóbb alternatíváját javasolták. A CNG, mint az autók nemzetének megvalósítható alternatívájának biztosítására szolgáló infrastruktúra azonban nem létezik, ezáltal az autóvezetők számára való vonzereje korlátozódik.
• Elektromosság. Az elektromos és hibrid járművek egyre gyakoribbak: az üzemanyag-fogyasztásuk körülbelül 33% -kal nagyobb, mint a benzinüzemű motoroké. Míg az akkumulátorral működő autók otthon vagy a nyilvános töltőállomásokon is feltölthetők, a kizárólag az elektromos járművek hatótávolsága lényegesen kisebb, mint egy benzinüzemű autó, amelynek tárolási kapacitása legalább 12 liter. Az akkumulátor-technológia fejlesztése lassabb volt, mint az eredetileg tervezték, és az elektromos járművek továbbra is drágábbak, mint a benzinüzemű alternatívák. Ennek ellenére az elektromos autók továbbra is nagyobb piaci részesedést szereznek, mivel a gyártási költségek csökkennek, és környezeti előnyeik nyilvánvalóbbá válnak. Azok a hibrid modellek, amelyek benzinmotorra támaszkodnak az akkumulátorok feltöltésére vagy az elektromos motor táplálására, távolabb vezethetők, mint a benzinüzemű járművek, és megőrzik az üzemanyag-fogyasztás előnyeit is.
• Hidrogén. Egyes tudósok és autógyártók a hidrogént, mint a jövőbeni üzemanyagot támogatják, elsősorban a környezeti előnyök miatt. 2014-ben a Hyundai elindította az első hidrogénüzemű jármű bérlését az Egyesült Államokban, míg a Toyota bejelentette, hogy az első hidrogénüzemű gépjárművet 2015-ben eladja. A legtöbb nagy gyártó hidrogénüzemű autó fejlesztés alatt áll. A hidrogén elsődleges tüzelőanyagként történő támogatásához szükséges üzemanyag-ellátási infrastruktúra azonban még nem létezik.

Nem valószínű, hogy egyetlen alternatív üzemanyag 2025 előtt kicserélné a benzint mint az autó elsődleges tüzelőanyaga. Az elektromos járművek és a hibrid járművek továbbra is jelentős piaci részesedést szereznek, mivel az elektromos töltésenként megtett távolság növekszik. Az olaj világára szintén nagymértékben befolyásolja az alternatív üzemanyagra való nagykereskedelmi átalakulást. Ha az árak továbbra is 4,00 dollár / gallon vagy annál magasabbak, akkor ösztönözni kell az alternatív üzemanyagokra való áttérést.

távközlés

Az autó és az autó közötti elektronikus kommunikáció, amelyben üzemel, a legdrámaibb változásokon ment keresztül. A globális helymeghatározó rendszerek (GPS) a legtöbb új autóban rendelkezésre állnak, bár sok kiegészítő számára. Mivel ezek a rendszerek minden új autó számára szabványossá válnak, egyre növekszik a valós idejű járműkövetés, valamint a motoron kívüli megfigyelés. A GPS-rendszer nélkülözhetetlen a vezetés nélküli járművekhez.

A járművek és a járművek (V2V) és a járművek és az infrastruktúrák (V2I) közötti kommunikáció szokásossá válik, így az autók automatikusan tisztában vannak más járművek helyzetével és mozgásával, a változó útviszonyok mellett. Az interaktív útjelző táblák és jelzőlámpák automatikus, állandó kommunikációt biztosítanak a járművekkel, lehetővé téve az irány és a sebesség korrekcióját a vezető beavatkozása nélkül. Mivel ezeket - már műszakilag rendelkezésre álló - elemeket bevezetik, a sofőr nélküli autó valósággá válik.

Utak és autópályák

Az elkövetkező évtizedekben az Egyesült Államok újjáépíti öregedő infrastruktúráját, és beépíti az új kommunikációs technológiát. A nagy tehergépjárművek számára korlátozott sávok gyakoriak az autópályákon. Az államközi közutakon - az egyes személygépkocsik elektronikusan összekapcsolva és egységként utazva - történő vándorlás mindennapossá válik, amikor az ország újjáépíti autópályáit a kommunikációs képességek befogadására..

A sebességkorlátozások indoklása történelmileg a következő volt:

• A járművezető biztonsága. Az alacsonyabb sebességgel történő vezetés több időt biztosít a járművezetőknek a szükséges beállításokra, és csökkenti az ütközési erőket. Az autópálya-balesetek drasztikusan csökkennek, mivel a számítógépek helyettesítik az embervezetőket, az előbbiek azonnali kiigazításokat hajtanak végre a közúti és a forgalmi feltételek megváltozásakor. Az olvasóknak tudomásul kell venni, hogy a Nyugat-Németországban található Autobahn nem rendelkezik felső sebességkorlátozással, és évek óta tapasztalja a forgalmi halálozási arányt, amely jóval az Egyesült Államokközi Autópálya Rendszer alatt van..
• Üzemanyag gazdaság. A szövetségi kormány 1974-ben az autópálya sürgősségi energiatakarékossági törvényével 55 mérföld / óra sebességkorlátozást vezetett be a benzinfogyasztás csökkentése érdekében. A határértékeket 1987-ben 65 mph-ra emelték és 1995-ben hatályon kívül helyezték. Kevés bizonyíték van arra, hogy az alacsonyabb sebességkorlátozások jelentős nemzeti üzemanyag-megtakarítást eredményeztek.

Az autópálya-infrastruktúra cseréjével és a robotkocsik számának arányos növekedésével a maximális sebességkorlátozások állami szinten eltűnnek.

Biztonság

A járművezetők és az utasok biztonsága drasztikusan megnőtt az utóbbi években a jármű jobb kialakítása és az automatikusan kioldó légzsák használata révén. A fényszórók automatikus automatikus távolsági vezérlése jelenleg sok autóban alapkivitel, és a luxusmodelleken az automatikus gyalogos észleléssel kapcsolatos éjjellátó képesség 2025-re szabványos lehet. A hátsó radar és a többirányú, többérzékelő kamerák már jelennek meg a luxusban. autómodellek, és valószínűleg a következő években is szabványossá válnak.

A fékezést és a kitérő kormányzást ötvöző automatikus sürgősségi kormányzási rendszerek csökkentik vagy elkerülik a veszélyes ütközéseket a jövőben. A Nissan Motor Corporation azon járművek között fejleszti ki a járművezetőket, amelyek nem tudják biztonságosan üzemeltetni a járművezetőt - alkoholt érzékelő érzékelőket, kamerákat az arckifejezések figyelésére vagy szoftvert az illegális vezetés felismerésére - a végső felhasználásra.

Záró szó

A jövő autói ugyanolyan különböznek a mai naptól, mint az első gépkocsik a lótól és hibásktól. A pilóta nélküli autók lényegesen energiahatékonyabbak, biztonságosabbak, kevésbé ártalmasak a környezetre, és gazdaságosabban működnek, mint bármely szállítási mód, az emberi tapasztalat szerint.

Az autók jövőjére való átmenet nem lesz gyors, legalább tucat vagy annál több évbe telik az ország meglévő autóparkjának cseréje. A nemzet autópályáinak és utcainak újjáépítése az új technológia befogadására valószínűleg még hosszabb időt vesz igénybe, mivel a nemzet vezetői küzdenek az ellentmondó nemzeti prioritásokkal. A technológiai fejlesztés üteme tovább folytatódik, ám e fejlesztések előnyei valószínűleg nem teljes mértékben valósulnak meg 2050-ig vagy később.

Milyen előrejelzései vannak a gépjárművek jövőjével kapcsolatban??