10 اختراع برتر که در افزایش عملکرد خودروها نقشی به‌سزا داشتند

صنعت ساخت خودروهای عملکرد بالا ازجمله خودروهای اسپرت و سوپرخودروها سرعت پیشرفت بالایی دارد. مهندسان و طراحان در این بخش، همواره درحال جابه‌جایی مرزهای صنعت هستند تا به چیزی فراتر از دارایی‌های موجود برسند. هر خودرو در نوع خود متفاوت است اما برخی از آن‌ها به فناوری‌هایی مجهز شده‌اند که دنیای امروزی خودروها را تشکیل می‌دهند. در این مقاله، به شرح مختصر 10 مورد از برترین این اختراع‌ها می‌پردازیم:

اگر تصور می‌کنید که جعبه‌دنده‌های دوکلاچی نخستین فناوری بودند که مبدل‌های قدیمی گشتاور را بازنشسته کردند، کمی در اشتباه هستید. شرکت هم ZF (مخفف Zahnradfabrik Fierdrichshafen) ایده‌هایی در این زمینه داشته است. این شرکت در ابتدا به تولید چرخدنده برای «زپلینز» می‌پرداخت، جعبه‌دنده‌ای کوچک و 8 سرعتی با 4 چرخدنده سیاره‌ای، سه کلاچ و دو ترمز تولید کرد. این سیستم قادر بود تا تنها با اختلاف 200 میلی‌ثانیه به تعویض دنده بپردازد. جعبه‌دنده ZF به‌حدی نرم و روان کار می‌کرد که جعبه‌دنده‌های DCT دربرابرش مانند سیستمی کهنه جلوه می‌کردند.

جعبه‌دنده ZF 8HP با قابلیت تطبیق با خودروهای دیفرانسیل عقب یا چهارچرخ محرک، قادر به راندن خودروهایی در محدوده گشتاور 220 تا 1044 نیوتن متر بود. خودروسازانی چون آئودی و ب‌ام‌و نیز در مدل‌های RS5 و M5 به‌جای جعبه‌دنده‌های DCT از آن استفاده کردند. درست است که طول اضافه‌تر در مبدل‌های گشتاور باعث عملکرد بهتر در خودروهای موتورمیانی عملکرد بالا می‌شود اما در کاربردهای دیگر و جایی که سخن از تعویض دنده سریع باشد، جعبه‌دنده ZF همچنان به‌عنوان پرچمدار می‌درخشد.

با وجود اینکه تاریخچه ساخت توربوهای متصل به اگزوز به 1905 بازمی‌گردد و سیستم تزریق اجباری موازی-تناوبی نیز تا پیش از ورود جت‌ها در صنعت هوانوردی مورداستفاده قرار می‌گرفت اما این پورشه بود که در سال 1986، با همکاری «KKK» به ساخت نخستین مجموعه تناوبی در صنعت خودرو کرد.

سیستم توربوشارژ KKK برخلاف مدل‌های گذشته تویین توربو (که در فشارهای بالا هر دو و در فشارهای پایین تنها یکی از آن‌ها مورد استفاده قرار می‌گرفت)، تا دور 4000rpm توسط یکی از توربوها و پس از آن، توسط دیگری مدیریت می‌شد. این فناوری که پورشه نخستین‌بار از آن در مدل 959 استفاده کرد، تاخیر توربو را از میان برمی‌داشت و باعث افزایش راندمان می‌شد.

در این مقاله قصد نداریم تمام ویژگی‌های 959 را به‌عنوان اختراعات برتر معرفی کنیم اما جا دارد از نخستین سیستم تنظیم ارتفاع خودکار در این خودرو استفاده شده بود، یادی کنیم. پس از آن، خودروهایی چون فولکس‌واگن کورادو 1988 با بالچه فعال عقب و میتسوبیشی 3000GT مدل 1990 با بالچه فعال عقب و جلو معرفی شدند. با ورود به قرن 21 میلادی نیز شاهد معرفی خودروهایی چون پاگانی هوایرا یا زنوو TSR-S بودیم که یکی به چهار پنل متحرک بدنه و دیگری، به بالچه‌ای با 3 درجه آزادی مجهز بود.

نمونه مشهور دیگر آیرودینامیک فعال، سیستم ALA لامبورگینی است که نخستین‌بار در مدل اوراکان پرفورمانته معرفی شد. این سیستم با استفاده از جهت‌دهی به جریان باد به کنترل مجزای نیروی عمودی موجود بر هر چرخ می‌پرداخت. دلیل اصلی سریع‌تر بودن پرفورمانته نسبت‌به مدل‌های بهروزتری چون اوراکان Evo نیز همین است. سیستم آیرودینامیک فعال در کنار افزایش عملکرد خودرو در کاربردهای این‌چنینی، به افزایش بهره‌وری و بهبود مصرف سوخت نیز کمک شایانی می‌کند.

«کنترل فعال محور Y» که میتسوبیشی آن را در سال 1996 و در مدل لنسر Evo iV GSR رونمایی کرد، در نوع خود یک انقلاب به حساب می‌آمد. این سیستم با استفاده از کلاچ خیس الکترونیکی خود مشخص می‌کرد که کدام چرخ سهم بیشتری از گشتاور را دارد. به‌خاطر عملکرد این دیفرانسیل، گشتاور در هنگام کم‌فرمانی به چرخ‌های بیرونی فرستاده می‌شد. در باقی لحظات نیز سیستم با بررسی وضعیت، تصمیم می‌گرفت که کدام چرخ به گشتاور بیشتر یا کمتری نیاز دارد و براساس آن، ورودی هر چرخ را تنظیم می‌کرد.

امروزه در خودروهایی چون فورد فوکوس RS و مرسدس‌بنز A45 S AMG مجهز به سیستم 4Matic پلاس، شاهد فرستادن بخش زیادی از گشتاور به چرخ‌های عقب یا حتی یک چرخ به‌خصوص هستیم (مورد دوم در حالت دریفت فعال می‌شود).

شاید بسیاری همچون ایلان ماسک تصور کنند که تسلا مدل S نخستین خودرویی باشد که به‌روزرسانی‌های سیستمی را از راه دور دریافت می‌کند اما حقیقت چیز دیگری است. شرکت جنرال موتورز نخستین‌بار در سال 2009 با معرفی «پلتفرم نبوغ خودرو» موفق به به‌روزرسانی سیستم خودرو از راه دور شد.

با وجود گذشته بیش از یک دهه از ورود این فناوری به بازار، خودروسازان با وجود فرستادن به‌روزرسانی‌های نرم‌افزاری متعدد (موسوم به SOTA) به خودروهایشان، هنوز هم از تمام گنجایش آن استفاده نکرده‌اند. در سوی دیگر، شرکت‌هایی چون تسلا و نیو، با استفاده از این دسته به‌روزرسانی‌ها به بهبود عملکرد سخت‌افزاری خودرو خود نیز می‌پردازند (FOTA).

بیشتر خودروسازان هنوز 3 تا 4 سال با استفاده از پتانسیل کامل به‌روزرسانی‌های FOTA فاصله دارند؛ برای نمونه، مرسدس‌بنز برای استفاده از سیستم جدید خود باید تا سال 2024 منتظر بماند. درکل، استفاده‌ها و کاربردهای به‌روزرسانی‌های از راه دور بی‌شمار است.

بگذارید به دوره‌ای که هنوز خبری از سیستم کنترل پایداری نبود، نگاهی داشته باشیم. فراری F40 و پورشه 996 GT2 به‌ترتیب با 570 و 596 اسب بخار قدرت نمونه‌های خوبی هستند. این خودروها تعریفی از نهایت مهندسی بودند؛ چراکه در آن زمان حدی برای قدرتمندتر کردن خودروهای دیفرانسیل عقب وجود داشت. اگر پا را از آن حد فراتر می‌گذاشتید، خودروتان غیرقابل راندن می‌شد.

امروزه داستان متفاوت است. می‌توانید پشت فرمان یک فراری 296 GTB با 830 اسب بخار قدرت بنشینید و نگرانی از بابت حادثه هم نداشته باشید. بخش بزرگ این آرامش خاطر به لطف سیستم کنترل پایداری خودرو میسر شده است. استفاده از این سیستم به‌قدری رایج شده است که حتی گوردون موری هم برای ساخت سوپرخودروهای وحشی خود از آن بهره برده است. ریشه این سیستم به سال 1995 در مرسدس‌بنز و ب‌ام‌و بازمی‌گردد تا درنهایت با محصولاتی چون «حالت پویای چسبنده M» از ب‌ام‌و و «کنترل لغزش جانبی» از فراری کامل شد.

سیستم پایش فشار باد لاستیک موسوم‌به TPMS، ریشه خود را در سال 1986 پیدا می‌کند. این سیستم برای خودروهای اسپرت، سوپرخودروها و ابرخودروها کاربردی حیاتی دارد؛ چراکه راننده باید از امنیت لاستیک‌های خود به‌خوبی آگاه باشد. در نوع غیرمستقیم، TPSM از الگوریتم‌ها و الگوهایی خاص مبنی‌بر سرعت چرخ و داده‌های محورها استفاده می‌کند تا به فشار باد لاستیک پی ببرد. در خودروهای مجهز به TPSM مستقیم نیز، یک سنسور فشار درون لاستیک وجود دارد که اطلاعات را به راننده ارائه می‌کند.

پایش فشار باد در کنار جلوگیری از خطرهای احتمالی، با آگاه‌سازی راننده به افزایش عمر لاستیک نیز کمک می‌کند.

در سال 1994، میشلین نحوه ساخت تایر را به‌کلی متحول کرد. تولید تایر پیش از مدل C3M، متکی به مراکز بزرگ تولید انبوه بود که نیازمند سرمایه و مواد خام بسیار بودند. در نتیجه هزینه تولید به‌شدت افزایش می‌یافت.

با معرفی C3M، میشلین پایگاه‌های رباتیک متکی به رینگ خودرو را معرفی کرد که می‌توانستند در کنار تولید تایری با کیفیت‌تر، مراحل ساخت و پرداخت تایر را با سرعتی بیشتر و روی خود رینگ انجام دهند. این روش ساخت به تامین‌کنندگان اجازه داد تا دسته‌های کمتر ولی سفارشی‌شده‌تر از تایر را سفارش دهند که از کیفیت بیشتر و هزینه کمتری برخوردار بودند. کمپانی پیرلی نیز با ادامه این روش و معرفی فناوری MIRS در سال 1997، آن را به تکامل رساند.

این فناوری نخستین‌بار در فولکس‌واگن گلف R32 معرفی شد و ریشه در کاربردهای مسابقه‌ای داشت. پورشه نیز در سال 1984 نخستین نمونه جعبه‌دنده دو کلاچی خود را موسوم به PDK وارسی کرده بود اما این فناوری که در مدل‌های 956 و 962c استفاده می‌شد، هنوز راه خود را به جاده‌ها باز نکرده بود.

DCTدر مقایسه با جعبه‌دنده‌های رایج، تعویض دنده‌هایی سریع‌تر، نرم‌تر و بهینه‌تر داشت. این سیستم روی مصرف سوخت خودرو نیز تاثیر‌گذار است.

خودروسازان برای کنترل میرایی میراگرها (دمپرها) به راه‌حلی نیاز داشتند تا ازطریق آن بتوانند تطبیق‌پذیری خودروهایشان را بیشتر کنند. در نهایت جنرال موترز موفق شد تا با استفاده از کنترل مایع میراکننده درون میراگرها و تنظیم اجزای آن با استفاده از میدان مغناطیسی، میراگرهای مغناطیسی را خلق کند.

نخستین‌بار کادیلاک سویل STS مدل 2022 به این فناوری مجهز شده بود. پس از آن، شاهد استفاده بیشتر فناوری یادشده در سال‌های 2003 و 2006 و در مدل‌های کوروت C5 و آئودی R8 بودیم. امروزه شرکت‌های دیگری چون فراری، لامبورگینی، فورد، HSV، هوندا، لندروور، شورولت و... نیز برای تنظیم سفتی راندمان خودروهایشان از این فناوری استفاده می‌کنند.