گجت نیوز آخرین اخبار تکنولوژی، علم و خودرو 
در تاریخ بیش از صد ساله صنعت خودرو، کشف هایی تحولی عظیم به آن بخشیده‌اند. در ادامه به کلیدی ترین اکتشافات و اختراعات ماشین ها می‌پردازیم.
صنعت خودرو با پیشرفت رفته‌رفته خود تاثیری بنیادین در توسعه بشر طی بیش از یک قرن گذشته داشته است. اگر خلاصه بگوییم، دنیای مدرن بدون وجود اتومبیل‌ها شاید حتی قابل تصور نبود. نفوذ خودروها به دنیایی که امروز می‌بینیم، مدیون اختراعات و اکتشافات ریز و درشت به‌دست مهندسان و طراحان مختلف بوده است. در ادامه دقیقاً به کشف هایی کلیدی نگاهی خواهیم داشت که صنعت خودرو را دستخوش تغییر کردند. برخی از آن‌ها شاید حتی عموماً مورد توجه قرار نگیرند، ولی تاثیر آن‌ها روی صنعت خودرو انکارناپذیر است.
صنعت خودرو با این کشف ها متحول شد
نفت
اگر انتظار داشتید که از همان اولین مورد لیست کشفی غیرمنتظره را مشاهده کنید، در اشتباه بوده‌اید. نفت کشفی ابتدایی و در همان حال اساسی است که اگر وجود نداشت، شاید امروز اثری از خودروها در خیابان‌ها نبود. عملاً نمی‌توان زمان دقیق کشف نفت برای اولین بار را مشخص کرد؛ حداقل با توجه به منابع مستند، اولین بهره‌گیری از نفت به اوایل شکل‌گیری تمدن بشری در عراق باستان در هلال حاصلخیزِ خاورمیانه بر می‌گردد.
نفت در آن زمان برای انسان‌ها نقش وسیله‌ای برای آب‌بندی و ملات برای ساختمان‌ها را داشت، هرچند کاربرد آن به همین‌جا ختم نمی‌شد. تا زمانی هم که انقلاب صنعتی کلید نخورد، این ماده برای مصارفی مشابه به‌کار گرفته می‌شد و حتی کاربردهای جدید معدودی پیدا کرد. نهایتاً در آمریکا فردی با نام «ادوین دریک» در سال 1859 میلادی موفق به کشف نفت در اعماق زمین‌های پنسیلوانیا شد و آن‌هایی که جویای چاه‌های نفت بودند، به این منطقه سرازیر شدند. البته هدف از این کشف، توسعه صنعت خودرو و دستیابی به سوخت برای خودروها نبود و تامین چراغ‌های نفتی با نفت به‌جای روغن نهنگ در مرکز توجه قرار داشت.
سیستم تمام چرخ محرک (AWD)
اولین اثرات از سیستم محرکه تمام چرخ محرک، یکی از کشف های مهم صنعت خودرو را می‌توان در طراحی‌های موتورهای بخار متعلق به قرن 19 میلادی دید. بعد از این دوره، خودرو مسابقه‌ای Spyker 60-HP اولین خودرویی شد که سیستم تمام چرخ محرک در آن پیاده‌سازی شده است. از این خودرو که بگذریم، این سیستم محرکه عمدتاً در تراک‌ها به‌کار گرفته می‌شد. واضح است که پیاده‌سازی قوای محرکه چهار چرخ در ابتدا هزینه‌بر و در همان حال پر زحمت بود. به‌همین خاطر تراک‌هایی با کاربری خاص مثل خودروهای نظامی به آن مجهز می‌شدند.
حالا پس از گذشت ده‌ها سال، سیستم تمام چرخ محرک به پای ثابت لیست امکانات خیلی از اتومبیل‌ها تبدیل شده و حتی در تعداد زیادی از آن‌ها به‌صورت استاندارد پیاده‌سازی می‌شود. آغازگر این مسیر هم خودروساز بریتانیایی «جنسن» بود که جنسن FF، اولین خودرو تولید انبوه مرسوم با این سیستم را روانه بازار کرد. مهندسان کمپانی جنسن دریافتند که می‌توانند واحد محرکه ساخته «فرگوسن ریسرچ» را به‌کار بگیرند؛ فرگوسن ریسرچ خود یکی از شرکت‌هایی بود که نقش بسزایی در طراحی تراکتورهای امروزی داشت. همین FF زمینه را برای شکل‌گیری آئودی کواترو، خودرو افسانه‌ای مجهز به سیستم تمام چرخ محرک فراهم کرد.
توربوشارژ
اولین طرح از محصولی را که «توربوشارژر» در نظر گرفته شود، مهندس سوئیسی دکتر آلفرد بوچی در سال 1905 برای یک «ماشین درون‌سوز متشکل از یک کمپرسور، موتور پیستونی و توربین با چینش پشت سر هم» ثبت کرد. یکی از اولین ساخته‌هایی که به توربوشارزر مجهز شد هم موتور V12 لیبرتی بود که در خیلی از هواپیماهای زمان جنگ جهانی دوم استفاده می‌شد. در پی این اتفاق، در ابتدا فقط هواپیماها از توربوشارژر برخوردار می‌شدند و رفته‌رفته توربوشارژ جای خود را در تراک‌های سنگین زمان جنگ جهانی دوم پیدا کرد.
نخستین خودرو مرسومی که پیشرانه توربوشارژ داشت، سدان جت فایر از اولدزموبیل، زیرمجموعه جنرال موتورز در سال 1962 بود. پس از آن، شورلت کوروت کورویر مونزا به‌عنوان محصولی دیگر از جنرال موتورز با پیشرانه توربوشارژ روانه بازار شد. با این حال، فناوری توربوشارژ در آن زمان با چالش‌هایی فنی مثل احتراق زودهنگام همراه بود، اما رفته‌رفته بالغ‌تر شد تا امروزه مشاهده نام آن در مشخصات پیشرانه خودروها عادی شده باشد.
سوپرشارژ
القای اجباری (Forced Induction)، اساس سوپرشارژ را ابتدا مهندس آلمانی پیشرو گوتلیب دایملر در سال 1885 کشف کرد. پیشرانه ساخته او با عنوان پیشرانه «ساعت ایستاده»، با ارسال فشار قسمت زیری پیستون به مدخل، میزان هوای ورودی سیلندر را افزایش می‌داد. مدتی بعد در سال 1896 ردلف دیزل طرح یک سوپرشارژر به‌عنوان بخشی از موتور دیزل را به‌ثبت رساند. حتی رنو در فرانسه مشغول آزمایش طرح‌های مشابه دیگری بود.
سپس به سال 1900 می‌رسیم، زمانی که گوتلیب دایملر یکی از انواع سوپرشارژر را در یک موتور اشتعال جرقه گنجاند. این سوپرشارژ در واقع همان شیء بزرگی است که بالای اتومبیل‌های مسابقات تاپ فیول می‌توان مشاهده کرد. از این زمان بود که سوپرشارژر، یکی از کشف های تاثیرگذار صنعت خودرو کم‌کم در عرصه هواپیمایی و صدالبته خودروها جا باز کرد. از جمله اولین خودروهایی که به سوپرشارژر تجهیز شدند، باید بلوئر بنتلی و مرسدس بنز SSK را ذکر کرد. این روزها فناوری سوپرشارژ خروجی‌های هیجان‌انگیزی را از پیشرانه خودروها می‌گیرد. به‌عنوان مثال، دوج جلنجر SRT هلکت با پیشرانه سوپرشارژ می‌تواند 707 اسب بخار قدرت تولید کند، درحالی که کادیلاک CT5-V با چنین پیشرانه‌ای 668 اسب بخار قدرت تحویل راننده می‌دهد.
سوخت‌رسانی انژکتوری
سوخت‌رسانی انژکتوری از کشف هربرت آکروید استوارت در سال 1885 نشات می‌گیرد. این مخترع انگلیسی بعد از آزمایش‌های خود به این نتیجه رسید که نفت سفید معمولاً نسبت به اشتعال مقاومت نشان می‌دهد، اما دود ناشی از آن بلافاصله اشتعال پیدا می‌کنند. به‌لطف این کشف، امکان اختراع موتور لامپ داغ (Hot bulb) و پس از آن موتور دیزل مهیا شد که با پاشش سوخت کار می‌کند. اولین پیشرانه انژکتوری مجهز به شمع هم پیشرانه هواپیمایی فرانسوی Antionette بود. از قضا این پیشرانه همچنین اولین نمونه V8 به‌حساب می‌آمد.
سیستم انژکتوری با عملکرد جالب توجه خود در ارتفاعات بالا در حوزه هواپیمایی کاربرد زیادی پیدا کرد و عمدتاً تا جنگ جهانی دوم معیارمند شد. این کشف کلیدی کمی زمان برد تا به صنعت خودرو راه پیدا کند، ولی مرسدس بنز با خودرو 300SL برای اولین بار از آن بهره گرفت. همین آغاز روند گسترش سوخت‌رسانی انژکتوری به‌عنوان یکی از کشف های کلیدی صنعت خودرو در طول تاریخ آن شد.
زمان‌بندی متغیر سوپاپ‌ها
سیستم زمان‌بندی متغیر سوپاپ‌ها (VVT) که شاید کمتر به آن توجه شده باشد، همواره نقشی برجسته در پیشرانه‌ها داشته است؛ خصوصاً طی چند ده سال گذشته. این سیستم در یک موتور پیستونی زمان باز شدن سوپاپ‌های ورودی یا خروجی را با تغییر در چرخش میل بادامک تنظیم می‌کند. در بعضی از پیشرانه‌ها زمان‌بندی هر دو سوپاپ دستخوش تغییر می‌شود، ولی در برخی دیگر از پیشرانه‌ها فقط سوپاپ‌های ورودی‌اند که زمان‌بندی آن‌ها عوض می‌شود. هرچند تولیدکنندگان رویکرد متفاوتی در خصوص تغییر زمان‌بندی سوپاپ‌ها با یکدیگر دارند، ولی همگی از قاعده‌ای مشترک پیروی می‌کنند.
هوندا در دهه 80 میلادی برای دستیابی به بیشترین بازدهی از موتورهای موتورسیکلت‌های خود، به‌سراغ زمان‌بندی متغیر سوپاپ‌ها رفت و سیستم VTEC را توسعه داد. در همان دوره شرکت‌های دیگر هم مشغول پیاده‌سازی ایده‌های مختلف روی موتورهای خود بودند که خروجی‌هایی تازه را به‌دنبال داشت. به‌عنوان مثال، نیسان سیستم VCT با کنترل الکترونیکی را در 300ZX مدل 1987 به‌کار گرفت. البته آلفا رومئو در سال 1980 نسخه‌ای مکانیکی از این سیستم را با خودرو اسپایدر معرفی کرده بود؛ در واقع اسپایدار اولین خودرو برخودار از سیستم زمان‌بندی متغیر سوپاپ‌ها به‌شمار می‌رفت.
آنچه زمان‌بندی متغیر سوپاپ‌ها را به کشف یا اختراعی تحول‌آفرین در صنعت خودرو تبدیل می‌کند، این است که به‌لطف آن دریافت خروجی بیشتر از پیشرانه‌ها امکان‌پذیر شد. به‌عبارتی دیگر، برخی از خودروهای کنونی با مصرف حدود 7 لیتر در هر 100 کیلومتر یا سوپر اسپرت‌های 800 اسب بخاری به‌نوعی مدیون همین سیستم VVT هستند.
ترانزیستور
اوایل توسعه حوزه الکترونیک، دستگاه‌ها به‌اقتضای اجزا و روش‌های ساخت و تولیدی که در آن زمان وجود داشت، حجیم و در همان حال آسیب‌پذیر بودند. در آن زمان یک برد الکترونیکی را دیودها و خازن‌هایی اشغال می‌کردند که با لحیم‌کاری به همدیگر پیوند خورده بودند. اگر به‌زبان ساده بگوییم، این اجزا الکتریسیته را برای انجام فعالیت‌های مشخص تنظیم می‌کنند. در نهایت، به‌دنبال تحقیق و توسعه جهت ارتقای دستگاه‌های الکتریکی، ترانزیستور اختراع شد تا تحولی بزرگ را به‌وجود آورد.
در سال ۱۹۴۷ دو محقق در «آزمایشگاه‌های بل آمریکا» با استفاده از ورق ژرمانیم و طلا در آزمایش‌های خود، اولین ترانزیستور را اختراع کردند. پس از آن شرکت «تگزاس اینسترومنتس» اولین ترانزیستور سیلیکونی را تولید کرد و دوباره در سال 1960 از آزمایشگاه‌های بل ترانزیستور اثر میدانی نیم‌رسانا اکسید-فلز بیرون آمد. با این دستاوردها ساخت دستگاه‌های الکترونیکی چندین برابر کوچک‌تر و پرتوان‌تر که در محصولات مختلف از جمله خودروها به‌کار گرفته شوند، بالاخره ممکن شد. پس از اختراع ترانزیستور، تعداد اجزای الکترونیکی در خودروها همواره افزایش پیدا کرده و اکنون بیشتر فعالیت‌های آن‌ها مبتنی بر اجزای الکترونیکی است.
فیبر کربن
فیبر کربن، نامی گرده‌خورده به تجمل و سرعت است. فیبر کربن که امروزه در اتومبیل‌های فوق‌العاده لوکس با عملکرد سطح بالا می‌بینید، بعدا از تلاش‌های فراوان برای دستیابی به ماده‌ای کم‌وزن برای ساخت خودروها به‌دست آمد. مانعی که پیش رو مهندسان برای تولید چنین ماده‌ای وجود داشت این بود که با رسیدن به وزن کمتر، از استحکام کاسته می‌شد. در ابتدا آلیاژهای فلزی تازه‌ای به تولید رسید، ولی تولیدکننده‌ها همچنان در جستجوی ماده‌ای حتی کم‌وزن‌تر بودند. دست آخر در نیمه دوم قرن 20 این تلاش‌ها با کشف فیبر کربن به ثمر رسید.
با وجود این، فیبرکربن دقیقاً چطور کشف شد تا حالا یکی از کشف های مهم تحول‌آفرین صنعت خودرو شود؟ «راجر بیکن» پس از اندازه‌گیری نقطه سه‌گانه گرافیت، بلورهای ریزی را کشف کرد که وزن فوق‌العاده کمی داشتند و حتی قطرشان به اندازه یک تار مو نمی‌رسید، اما استحکامشان استثنائی بود. بلافاصله بعد از این اتفاق، تحقیق و توسعه در این باره کلید خورد. حتی توجه نیرو هوایی ایالات متحده آمریکا به این کشف جدید جلب شد و این شاخه نیروهای مسلح آمریکا تصمیم به استفاده از آن برای تولید انواع هواگردها و سلاح‌ها گرفت.
چنین ماده‌ای که تا این حد سبک و در همان حال سفت و سخت باشد، دقیقاً همان چیزی بود که خودروسازان می‌خواستند. سال 1981 بود که مک لارن برای اولین بار از فیبر کربن در یک خودرو مسابقه‌ای بهره گرفت. کمی بعد هم در سال 1992 سوپرکار مک لارن F1 را به‌عنوان اولین خودرو تولید انبوه با شاسی مونوکوک فیبر کربنی راهی بازار کرد. حال به جایی رسیده‌ایم که خودروساز مطرح آلمانی فولکس واگن به‌دنبال استفاده از فیبر کربن در اتومبیل‌های عادی در آینده نزدیک است.
جریان مستقیم
یکی از دلایلی که صنعت خودرو به مرحله کنونی رسیده، جریان مستقیم الکتریسیته است که توماس ادیسن با آزمون و خطاها و اختراعات خود به توسعه آن کمک کرد. در جریان مستقیم، الکترون‌ها در یک مسیر واحد از قطب مثبت تا منفی جریان پیدا می‌کنند. انرژی گنجانده شده داخل باتری خودروها بین سیم‌کشی و سوئیچ‌ها در حرکت است و دست آخر از طریق مدار زمین خود به باتری برمی‌گردد. در واقع بدون وجود چنین سیستمی، خبری از اتومبیل‌های امروزی با قفل‌ها، چراغ‌ها، شیشه‌های برقی و بقیه اجزای مشابه نبود.
توماس ادیسون در زمینه گستره کاربرد جریان مستقیم اقداماتی پیشگامانه انجام داد که امروزه پایه و اساس بخش عمده زیرساخت‌های برقی شده است. همزمان با او نیکولا تسلا با جریان متناوب (AC) آزمون خطا و می‌کرد تا به خروجی‌هایی ثمربخش دست پیدا کند. نتیجه تلاش این دو شخصیت علمی مطرح، استفاده گسترده از هر دو جریان در انواع و اقسام زمینه‌ها در جای جای جهان است. صنعت خودرو هم از این کشف های مهم بی‌نصیب نمانده و تلاش‌های ادیسون و تسلا نقشی اساسی در اتومبیل‌های امروزی داشته‌اند.
ریزپردازنده (میکروپروسسور)
کامپیوترهای غول‌پیکری که حتی کل یک اتاق را در بر می‌گرفتند، حالا به‌قدری فشرده شده‌اند که شاید وزنشان را در دستتان حس نکنید. این حاصل اختراع مدار مجتمع (IC) به‌عنوان پایه ریزپردازنده یا میکروپرسسور و ترانزیستور است. در دهه 60 میلادی کامپیوترها همچنان جاگیر بودند و عمدتاً کاربرد آن‌ها در محاسبات پیچیده ریاضی خلاصه می‌شد. تازه در سال 1969 اولین ریزپردازنده ساخته شد که تحولی چشمگیر را در حوزه کامپیوترهای شخصی رقم زد.
پیشرفت‌ها در این زمینه جلوتر اثر خود را روی صنعت خودرو گذاشت که یکی از نمونه‌های این موضوع، مدیریت سوخت است. فولکس واگن در سال 1968 از اولین خودرو دنیا با پاشش الکترونیکی سوخت پرده برداشت که به‌وسیله سیستم D-Jetronic بوش با کامپیوتری ترانزیستوردار می‌توانست این کار را انجام بدهد. اولین خودرویی هم که از میکروپروسسور بهره می‌بُرد، کادیلاک سویل مدل 1978 بود. در کامپیوتر سفر دیجیتال (تریپ کامپیوتر) این خودرو پردازنده موتورولا 6802 به‌کار رفته بود.
میکروپسسور، این کشف برجسته صنعت خودرو، حالا به قسمت‌های مختلف ماشین‌ها نظیر قفل درب‌ها، شیشه‌های برقی، تاچ‌اسکرین سیستم اطلاعات و سرگرمی و کنترلرهای پیشرانه راه پیدا کرده است. در واقع مجموعه‌ای از میکروپروسسورها هستند که فعالیت سیستم‌های ایمنی، رفاهی و عملکردی را ممکن می‌کنند. در یک کلام شاید حتی بتوان گفت که در طول تاریخ بلند و بالای صنعت خودرو، اجزای الکترونیکی دیجیتال گسترده‌ترین تاثیر را روی توسعه خودروها گذاشته‌اند.