چشم‎انداز آینده قوای محرکه خودرو

سخنرانی کورت لیتکه مدیر عامل مجموعه رابرت بوش[1] در کنفرانس جهانی خودرو در میشیگان امریکا ژانویه 2004

ترجمه: مهرداد حکیمی آسیابر

ریاست برنامه‎ریزی استراتژیک پارس خودرو

 

من امروز می‎خواهم درباره موضوع جالبی صحبت کنم؛ موضوعی که ثابت شده در زمینه قوای محرکه، ماندنی و پایاست و به نظر می‎رسد که یا به خوبی درک نشده و یا توسط کل صنعت به فراموشی سپرده شده است.

من نه از سلول آفتابی یا خودروی الکتریکی که از موتور درون سوز[2]  صحبت می‎کنم. موتور درون سوز ـ به رغم کم توجهی ـ هنوز قوای محرکه‎ای است که در بیش از 80 درصد وسایل نقلیه دنیا از آن استفاده می‎شود و بی‎تردید در هر شکلی همچنان سهم عمده‎ای از بازار قوای محرکه خودرو را به خود اختصاص خواهد داد. با این حال امروز بیشتر تلاش ما در جاهای دیگر متمرکز شده است. به طور مثال، سلول آفتابی هیجان بسیاری در صنعت و مشتریان ایجاد کرده است ولی سلول آفتابی چندان قابل تکیه نیست و نمی‎تواند نظر انبوه مشتریان را جلب کند. حتی در بیست سال ‌آینده هم نمی‎توان آن را برای استفاده در خودرو آماده سازی کرد.

خودروهای هیبریدی[3] از دیگر موارد باارزشی است که جا دارد صنعت ما روی آن متمرکز شود. از حالا تا سال 2025 خودروهای هیبریدی به تدریج جایگاه ثابتی را در بازار عمومی و به خصوص شهرهای پرترافیک خواهند یافت ولی در عمل تکنولوژی هیبریدی به یقین فقط راهی برای بهبود کارایی موتورهای درون سوز است، به این معنی که آنچه برای موتور درون‏سوز مناسب است، برای قوای محرکه هیبریدی هم مناسب است بنابراین صرف نظر از این که خودروی هیبریدی سهم بازار را به دست آورد یا نه، از هم اکنون تا سال 2025 عمده اتکای صنعت خودرو در زمینه تأمین قوای محرکه، بر موتورهای درون سوز خواهد بود. حداقل این که این نوع موتور سهم اصلی بازار را در قسمت خودروهای سواری و وسایل نقلیه سبک در هر ناحیه‎ای، تا سال 2025 به خود اختصاص خواهد داد. با نرخ فعلی توسعه وسایل نقلیه، تا آن زمان بیش از 7 سیکل طراحی خودرو طی خواهد شد یعنی کسانی که در آن زمان گواهینامه رانندگی می‎گیرند تا پنج سال دیگر به دنیا نیامده‎اند.

 

 

 

 

 

 

امروز هر خودرویی می‎تواند دو نوع موتور درون سوز داشته باشد: دیزلی و بنزینی. از آنجا که من سرعت و قدرت را دوست دارم، انتخاب شخصی‏‎ام موتور بنزینی بوده ولی همین امروز این عقیده را کنار می‎گذارم و اعلام می‎‎کنم که لازم است درباره هر دو گزینه تحقیقات اساسی شود. اگر شما با یک خودروی دیزلی جدید رانندگی نکرده باشید باید این کار را حتی برای امتحان هم که شده انجام دهید. این خودروها تمیز، بدون آلودگی، سریع و پرقدرت هستند و رانندگی با آنها لذت خاصی دارد. دیزل‎های جدید سوخت بسیار کمی مصرف می‎کنند ولی قدرت زیادی دارند.

بسیاری از بهبودهای تکنولوژی مدرن دیزل شامل راندمان، انتقال قدرت، قدرت بالا و سر و صدای کم مبتنی بر سیستم انتقال سوخت تحت کنترلی به نام «سیستم فشرده سازی اشتراکی»[4] است. شرکت بوش به تازگی سومین نوع (نسخه) سیستم‎های فشار اشتراکی را معرفی کرده است. این سیستم در عمل برای سازندگان بسیار جذاب بوده و مورد اقبال آنها قرار گرفته است. این بهبودها می‎تواند با تکنولوژی‎ انژکتور داخلی همراه با پیزوالکتریک[5] ترکیب شود و بهبودهای بیشتری پدید آورد.

سازندگان خودرو و قوای محرکه دقت کنند که این تکنولوژی وزن انژکتور را 30 درصد کاهش می‎دهد و انعطاف پذیری بیشتری در طراحی موتور ارائه می‎‏کند. نسل چهارم سیستم فشرده سازی اشتراکی که در سال 2006 معرفی می‎شود، علاوه بر کاهش بیشتر سوخت و سروصدا، آلودگی کمی را نیز به همراه خواهد داشت.

همچنین سازندگان و تأمین کنندگان خودروی دیزل، از مزایای تکنولوژی تصفیه هوای خروجی که نقش حساسی در دستیابی به استانداردهای آینده آلودگی خواهد داشت، برخوردار خواهند شد. این تکنولوژی شامل فیلترهای پیشرفته ویژه موتور دیزل است که 98 درصد ذرات معلق در هوای خروجی موتور را جذب می‎کند. این فیلتر طوری طراحی شده است که ذرات معلق کل سیستم را جذب می‎کند. این کار، تمیزی و کار آسان با مجموعه را در پی خواهد داشت. با به کارگیری این فیلتر، عمر خودرو بدون نگهداری و تعمیرات اضافی و یا هرگونه تعویضی بیشتر می‎شود.

 

 

 

 

 

 

 

استفاده از موتورهای دیزل پاک در خودروهای سواری مزایای اقتصادی قابل توجهی برای یک کشور دارد. این موتورها تقریباً 30 درصد هزینه سوخت را پایین می‎آورند که مستقیماً پس‎انداز می‎شود؛ به این معنی که هر راننده به طور متوسط 600 دلار برای اقتصاد کشور صرفه‎جویی می‎کند. صرفه‎جویی در مصرف سوخت، وابستگی اقتصاد کشور را به نفت کمتر می‎کند؛ همچنین تعداد مراجعات رانندگان به پمپ بنزین برای سوخت‎گیری بسیار کاهش خواهد یافت. قوای محرکه یک خودروی دیزل جدید فوق‎العاده بادوام است که صرفه‎جویی در هزینه نگهداری و تعمیرات و پس‏‎انداز بیشتر را نیز به دنبال خواهد داشت.

با توجه به قوانین قاطعانه اجلاس کیفیت هوا، انجمن خودروسازان تلاش بسیاری برای توسعه موتورهای دیزل تمیز[6] به کار بست. در دو سال اخیر بیش از 80 درصد از آلودگی ذرات معلق، 90 درصد از آلودگی اکسیدهای نیتروژن Nox و هیدروکربن‎های با سوخت ناقص و 97 درصد از آلودگی منواکسید کربن موتورهای دیزل کاسته شده است. همچنین کارایی سوخت دیزل‎‏ها مستقیماً در کاهش دی اکسید کربن (گاز موجود در طبیعت که باعث افزایش دمای زمین نیز می‎شود) تأثیر دارد.

این موفقیت‎ها با اصلاح روش تزریق سوخت و تکنولوژی تصفیه پس از سوخت به دست آمده است. براساس این نتایج، انجمن خودرو می‎تواند قوانین جدیدی را در مورد کیفیت هوا تدوین کند. نکته قابل توجه این که در دهه گذشته انجمن خودرو توانسته با تولید خودروهای سواری دیزل پاک آلودگی را تا 90 درصد کاهش دهد. مطمئن باشید این روند ادامه خواهد یافت. دایملر کرایسلر، تویوتا و فولکس واگن به تازگی به تکنولوژی دیزلی دست یافته‎اند که استانداردهای 2007 اروپایی را رعایت می‎کند.

ویژگی موتورهای دیزل جدید فقط در سوخت اقتصادی و آلودگی کم خلاصه نمی‎شود بلکه رانندگی لذت‏‎بخش و عملکرد بالا در تحرک نیز از دیگر مزایای آنهاست. کافی است پدال را فشار دهید و دیگران را پشت سر خود ببینید! این موتورها 50 درصد گشتاور بیشتری ایجاد می‎کنند که سرعت و قدرت افزون‏تری را برای رانندگی فراهم می‎آورد. این موتورها قابلیت حمل بارهای سنگین‎تر را هم دارند.

 

 

 

 

 

 

 

 

اما در زمینه گروه دوم موتورهای درون سوز یعنی موتورهای بنزینی، باید گفت که اواسط دهه 90 موتورهای دارای سیستم انژکتور (تزریق مستقیم) [7] معرفی شدند. اکنون روش تزریق مستقیم در میان موتورهای احتراق جرقه‎ای[8] (بنزینی) از لحاظ سوخت اقتصادی پیشروست و موتورهای مجهز به این سیستم دارای راندمان و قدرت بیشتری هستند ولی هنوز نتوانسته‎ایم از مزایای کاهش آلودگی آنها حداکثر استفاده را ببریم. دلیل این موضوع نیز وجود سولفور در بنزین و نیاز به کاتالیست‎های دی اکسید نیتروژن (Di-Nox) در سوخت است که موجب افزایش آلودگی می‎شوند. اما بهبودهای بسیار محتمل آتی، کاهش آلودگی آنها را سرعت خواهد بخشید. به نظر من این موتورها همچنان در عرصه موتورهای بنزینی پیشرو خواهند بود. روش تزریق مستقیم، امکان استفاده از تکنولوژی‎هایی را در موتورهای احتراق جرقه‎ای به ما می‎دهد که قبلاً وجود نداشت و یا ضرورت آنها احساس نمی‎شد. این تکنولوژی‎ها به طور بالقوه امکان بهبودهای دورقمی در اقتصاد سوخت و کنترل آلودگی را فراهم می‎کنند. برخی از این تکنولوژی‏‎ها عبارتند از:

1.      استارت فشار بالا[9]

2.      حجم نزولی موتورها

3.      توربوشارژ

4.      استارت مستقیم[10]

5.      تزریق ناپیوسته[11] سوخت

اینها مثال‎هایی از تکنولوژی‎های قابل استفاده در موتورهای تزریق مستقیم هستند که می‎توانند کارایی سوخت را به طور عمده افزایش دهند و در زمینه آلودگی هم به احتمال قریب به یقین به همین منوال خواهد بود. به این ترتیب با کاربرد موتورهای تزریق مستقیم، به سطحی از اقتصاد سوخت و راندمان آلودگی می‎رسیم که تا زمان توسعه آخرین نسخه وسایل نقلیه هم غیرممکن تلقی می‎شد.

در عرض پنج سال اروپا شاهد تغییرات عمده‎ای در الگوی مصرف بوده است. در سال 1997 وقتی سیستم فشرده سازی اشتراکی موتور دیزل برای اولین بار معرفی شد 80 درصد بازار اروپا در دست موتورهای بنزینی بود. فقط پس از سه سال در سال 2000 سهم بازار دیزل از 30 درصد گذشت. امروزه در اروپای غربی 44 درصد از خودروهای نو دیزلی و 56 درصد بنزینی هستند و جالب این که نزدیک به 70 درصد فروش خودروهای لوکس و گرانقیمت در اروپا دیزلی است. آمار فروش خودروی دیزلی در 5 کشور بزرگ اروپایی در سال 2003 به شرح زیر است:

                   آلمان             40%

                   فرانسه            67%

                   انگلیس           27%

                   ایتالیا              48%

                   اسپانیا             60%

پیش‎بینی ما این است که در سال 2010 اروپا شاهد فروش 50/50 خودروی بنزینی و دیزلی است؛ در حالی که در امریکا موتورهای دیزلی 3 درصد از کل بازار و یک درصد از خودروهای سبک جدید را در بر می‎گیرد.

عوامل مؤثر بر آینده بازار خودرو عبارتند از:

1.      در دسترس بودن

2.      راندمان یا عملکرد[12]

3.      آلودگی / تأثیر بر محیط

4.      زیرساخت‎ها

5.      هزینه

6.      بازاریابی

اگر هر یک از موتورها را براساس شش شاخص فوق ارزیابی کنیم، تقسیم بازار[13] آینده مشخص‎تر خواهد شد. موتور درون سوز همچنان تا سال‏‎ها بازار امریکا (بزرگترین بازار دنیا) را در اختیار خواهد داشت؛ به ویژه با در نظر گرفتن تکنولوژی جدید مرتبط با موتورهای تزریق مستقیم بنزینی و سیستم‎های دیزل که در آینده نزدیک معرفی می‎شوند.

ما انتظار داریم این پایداری تا سال 2025 ادامه یابد. براساس آخرین بررسی‎ها و تحلیل مدارک مرکز تحقیقات خودرو درخصوص آینده تکنولوژی موتورها، به نظر می‎رسد که موتور بنزینی تا مدت‎های مدید همچنان استفاده خواهد شد و موتورهای دیزلی تمیز همانند اروپا، سهم عمده‎‎ای از بازار امریکا را تصاحب خواهند کرد.

ما پیش‎بینی می‎کنیم که در سال 2015 معادل 94 درصد از خودروهای فروخته شده در امریکا، موتور دورن سوز داشته باشند که 25 درصد آنها دیزلی خواهند بود و در سال 2025 معادل 84 درصد موتورها درون سوزند که سهم بازار دیزل به 30 درصد خواهد رسید و سهم موتورهای بنزینی 54 درصد خواهد بود. بنابراین موتورهای درون سوز فعلاً ماندگارند.

نتیجه این که:

1.      سهم عمده بازار قوای محرکه خودرو در اختیار موتورهای درون سوز خواهد بود.

2.      با وجود طراحی موتورهای جدید دیزل و به دلیل اقتصادی بودن این نوع موتورها، خودروسازان جهانی گرایش بیشتری به سمت تولید و عرضه خودروهای سواری دیزلی نشان خواهند داد.

3.      تولید و عرضه خودروهای با نیروی محرکه الکتریسیته و یا سلول آفتابی، به صورت ترکیبی و مشترک با موتورهای درون سوز صورت می‎گیرد بنابراین تحقیقات در زمینه تولید موتورهای کاملاً نوین، بر تولید موتورهای هیبریدی متمرکز خواهد بود.