مقاله حاضر، ريشه‌ها و عوامل فناورانه موجود در توليد خودرو و عدم به كارگيري تكنولوژي‌هاي نو در ساخت آن را مورد بررسي قرار مي‌دهد. همچنين، به كارگيري سيستم‌هاي هوشمند در توليد تجهيزات كنترل ترافيك، مسيريابي، مكان‌يابي و مديريت ناوگان حمل و نقل عمومي و تأثير آنها در بهينه‌سازي الگوي مصرف سوخت خودرو را مد نظر قرار داده است. اين فناوري‌ها در دو بخش فناوري‌هاي ساخت خودرو و فناوري‌ها و سيستم‌هاي كنترل جاده و ترافيك (چه در خودرو و چه در سيستم حمل و نقل جاده‌اي) مورد بررسي قرار گرفته‌اند. در نهايت، نقش سوخت‌هاي جايگزين به عنوان فناوري‌هاي نو در صنعت خودروسازي، به اختصار شرح داده مي‌شود.
نقش حياتي سوخت در جوامع امروزي، قابل انكار نبوده و وابستگي تمامي ابعاد زندگي به سوخت‌هاي فسيلي دغدغه كنوني محدوديت منابع آن را به همراه آورده و متصديان امر را به چالش‌هايي دشوار در اين زمينه واداشته است. از جمله اين چالش‌ها، بررسي راهكارهاي نو و به‌كارگيري سيستم‌ها، منابع و ذخاير نو فناوري است كه در كاهش مصرف سوخت‌هاي فسيلي و يا به بياني ديگر، بهينه‌سازي مصرف آنها، مؤثر واقع شوند.

نانو فناوري
نانو فناوري، توانمندي توليد مواد، ابزار و سيستم‌هاي جديد با در دست گرفتن كنترل سطح مولكولي و اتمي آنها و استفاده از خواصي است كه در اين سطح ظاهر مي‌شود. نانو فناوري به عنوان انقلابي در شرف وقوع، به سرعت جايگاهي ويژه در تمام زمينه‌هاي علمي و صنعتي، پيدا كرده است. كاربرد نانو فناوري در هر فعاليتي، همراه با هزينه كمتر، دوام و عمر بيشتر، مصرف انرژي پايين‌تر، هزينه نگهداري كمتر و خواص بهتر است.

نانو فناوري در صنعت خودرو
صنعت خودرو، يكي از بزرگترين صنايع جهان است و به‌كارگيري فناوري‌هايي جديد همچون نانوفناوري در چنين صنعتي، بسيار ضروري است. بدنه‌هاي سبكتر و مقاومتر براي خودرو، لاستيك‌هاي داراي مقاومت سايشي بهتر و دوام بيشتر، نانو ساختارهاي مبتني‌بر كربن به‌عنوان سوپر اسفنج هيدروژني در خودروهاي پيل سوختي، حسگرهاي چندمنظوره براي كنترل فرايندهاي مختلف در خودرو، كاتاليزورهاي اگزوز خودرو به منظور كاهش آلودگي هوا، لايه‌هاي بسيار محكم با خصوصياتي ويژه نظير الكتروك روميك (رنگ‌پذيري الكتريكي) با خاصيت خود پاك‌كنندگي براي استفاده در شيشه و آينه‌هاي خودرو، سازگار كردن خودرو با محيط‌زيست و بسياري از ديگر موارد، نمونه‌هايي از كاربردهايي هستند كه نانو فناوري در صنعت خودرو خواهد داشت. اين فناوري، جايگزيني جديد است كه تايرهايي سازگار با محيط زيست و مقاوم در برابر ساييدگي را به ارمغان مي‌آورد.
خصوصيات ويژه صنعت خودرو، آن را به بازاري مستعد براي ورود نانوفناوري تبديل كرده است. اين بازار، بسيار بزرگ بوده و با پيشرفت زمان، توسعه‌اي سريع براي ايجاد محصولات جديد دارد.
كاربردهاي نانو در صنعت خودرو، به طور عام عبارتند از:
الف- قابليت جلوگيري از نشت گازها و مايعات
ب- نانو فناوري فلزي
پ- رنگ و پوشش
ت- حسگرها
ث- مبدل‌هاي كاتاليستي و فيلترها

سيستم‌هاي هوشمند حمل و نقل
صف‌هاي طويل در ايستگاه‌هاي عوارضي، راه‌بندان‌هاي طولاني، تغيير مسيرهاي ناخواسته و يا اشتباهات مربوط به انتخاب مسير و... نمونه مواردي هستند كه باعث افزايش مصرف سوخت مي‌شوند. با انجام اقدامات زير مي‌توان هر يك از موارد يادشده را حذف كرد:

سيستم‌هاي اطلاعات ترافيك
يكي از انواع كليدي سيستم‌هاي ITS مربوط به خودروهاي شخصي، سيستم اطلاعات ترافيك است. در واقع هر راديوي خودرو، از پيش واجد اين قابليت است كه اطلاعات ترافيكي را دريافت كند- چه از طريق برنامه‌هاي راديويي و چه از طريق كانال‌هاي راديويي مختص پخش آخرين اطلاعات ترافيكي.

پخش صوتي ديجيتال (DAB)
سيستم‌هاي پخش صوتي ديجيتال، به‌علت محدوديت ظرفيت پخش راديويي FM ايجاد شده‌اند. سيستم‌هاي DAB به‌منظور انتقال داده‌هاي متني تصوير در حركت با سرعت‌هاي بالا، مورداستفاده قرار گرفته است.

خدمات WAP
پروتكل كاربرد بي‌سيم (WAP) استاندارد صنعتي در حال ظهوري است كه به‌منظور ارائه خدمات اطلاعاتي مشابه اينترنت، به‌صورت بي‌سيم و توسط دستگاه‌هاي بي‌سيم دستي، به‌كار برده مي‌شود.

كانال ارسال پيام ترافيكي (TMC)
گزينه‌اي ديگر براي ارائه مستمر اطلاعات بهنگام در مورد وضعيت ترافيك، استفاده از كانال ارسال پيام ترافيكي مبتني‌بر پخش FM است. اين سيستم تك كاربرد خاص، از سيستم انتقال داده‌ها توسط امواج راديويي (TMC)، اخبار و اطلاعات لحظه‌اي درباره ترافيك استفاده مي‌كند.

جهت‌يابي و راهنمايي مسير
اغلب اوقات، خدمات اطلاعات ترافيكي، با يك سيستم جهت‌يابي درون خودرو تركيب مي‌شوند كه ارائه‌دهنده خدمات راهنماي تعيين مسير و ساير خدمات جانبي همچون خدمات اطلاعاتي پاركينگ است. سيستم راهنماي مسير، مي‌تواند به‌صورت نصب شده بر روي خودرو و يا سيستم‌هاي جدا از خودرو، پويا و يا ايستا باشد.

صدور بليط‌هاي الكترونيكي
هدف اين سيستم آن است كه از طريق توسعه سيستمي ابتكاري، به كاربران خود امكان دهد تا هزينه مربوط به برخي خدمات پخش حمل و نقل مانند عوارض بزرگراه‌ها، وسايل حمل و نقل عمومي و هزينه پاركينگ را از طريق اينترنت و يا همراه، پرداخت كنند.

توزين خودرو در حال حركت (WIM)
سيستم‌هاي توزين در حال حركت كه امروزه در سراسر دنيا به‌كار مي‌روند، دستگاه‌هايي هستند كه امكان توزين مستمر و بدون انقطاع خودروهايي را فراهم مي‌آورد كه با سرعتي در حدود سرعت مجاز حركت در آزادراه‌ها، در حركتند. اكثر خودروهاي تجاري بايد هر روز توزين شوند تا از افزايش مصرف سوخت ناشي از بار اضافي جلوگيري شود.


سيستم الكترونيك اخذ عوارض
ما با صف‌هاي نسبتاً كسل كننده جاده‌ها كه وقت زيادي از افراد را در انتظار رسيدن به باجه اخذ عوارض آن هم با موتورهاي روشن تلف مي‌كنند، آشنا هستيم. از مدت‌ها قبل، گردانندگان امور زيربنايي جاده‌اي، به ناكارامدي اين شيوه اخذ عوارض پي برده و تلاش كرده‌اند تا راهكارهايي نوين براي پرداخت الكترونيك عوارض، به‌منظور سرعت بخشيدن به روند كار ايجاد كنند.

سيستم هوشمند مديريت ناوگان حمل و نقل عمومي
استفاده از مديريت هوشمند حمل و نقل عمومي، مي‌تواند باعث كاهش هزينه‌هاي رفت و آمد مسافران براي دريافت بليط اتوبوس، قطار، هواپيما و... شود. با استفاده از اين سيستم، مي‌توان هزينه اين رفت و آمدها را كاهش داد. با كم شدن تعداد مراجعات، مسلماً مصرف سوخت نيز كاهش خواهد يافت.
استفاده از سيستم هوشمند دريافت عوارض، مي‌تواند باعث كاهش مصرف در تمامي خودروها شود. استفاده از سيستم هوشمند توزين بار كاميون‌ها نيز نقش مهمي در كاهش مصرف دارد.

استفاده از power max
سوختن بنزين در موتور، باعث به‌وجود آمدن لايه‌اي كربني مي‌شود كه به‌صورت رسوب بر جداره موتور باقي مي‌ماند. مولكول‌هايي ناهمگون در سوخت‌هاي بنزيني و ديزلي وجود دارد. به‌تدريج كه مولكول‌ها به‌صورت خوشه‌اي رشد مي‌كنند، مولكول‌هاي لايه دروني نمي‌توانند با مولكول‌هاي هوا تركيب شوند. لذا سوخت به‌صورت كامل نمي‌سوزد و در نهايت به‌صورت پسماند باقي مي‌ماند. در واقع، قابليت Max power اين است كه مي‌تواند توده‌هاي مولكولي ياد شده را بشكافد و به اكسيژن اجازه دهد تا با نفوذ درون آنها، با مولكول‌ها تركيب شود.

توربوشارژر
سوپر شارژرها هواي بيشتري براي سيلندرهاي موتور تأمين مي‌كنند. تأمين هواي بيشتر، در واقع آماده‌سازي شرايطي بهتر براي انجام احتراق است. اين امر باعث احتراق بهتر سوخت در محفظه و در نهايت قدرت بيشتر موتور خواهد بود. توربوشارژر، شامل يك كمپرسور و توربين است كه هر دو روي يك شفت نصب شده‌اند و توربين توسط گازهاي خروجي حاصل از احتراق چرخانده مي‌شود. به اين‌ترتيب، انرژي اين گازها كه در صورت نبودن توربوشارژر تلف مي‌شد، براي چرخاندن كمپرسور استفاده شده و هواي بيشتري براي سيلندرهاي موتور تأمين مي‌كند. اين وسيله، باعث بهينه‌سازي مصرف سوخت خودرو شده و سرعت موتور با افزايش مصرف سوخت، بيشتر مي‌شود. استفاده از توربوشارژر، زمينه‌ساز رعايت نسبت دقيق‌تر سوخت- هوا و احتراق بهتر است.

گسترش تجارت الكترونيكي
گسترش تجارت الكترونيكي، زمينه‌ساز كاهش رفت و آمدها و تمركززدايي از شهرهاي بزرگ شده و مي‌تواند باعث كاهش مصرف سوخت شود. با نزديكتر شدن به برنامه‌هاي «دولت الكترونيك»، حجم رفت و آمدهاي كشور در مدتي كوتاه تا مقدار قابل توجهي كاهش مي‌يابد. اين كاهش، تأثيري مستقيم بر كاهش مصرف مي‌گذارد. زندگي در دنياي كنوني، نيازمند استفاده سيستم‌هاي هوشمند الكترونيكي و مخابراتي است تا بتواند پاسخگوي نيازهاي جمعيت رو به رشد كنوني باشد.
تجارت الكترونيكي مي‌تواند بدون نياز مراجعه فرد به محل داد و ستد كالا، صورت گرفته و فرد را از هزينه سوخت و ديگر هزينه‌هاي جانبي، خلاص مي‌كند. دولت مي‌تواند با سرمايه‌گذاري در اين بخش، از هزينه‌هايي سنگين كه براي يارانه سوخت مي‌پردازد، بكاهد. براي اينكه اين نوع تجارت سهم بيشتري در تبادلات اقتصادي كشور داشته باشد، دولت بايد آموزش‌هاي لازم را براي آشنايي افراد (بويژه مديران و تجار) بدهد تا از زيان‌هاي احتمالي آنها به دليل نداشتن اطلاعات لازم و صحيح در اين زمينه، بكاهد.

سوخت‌هاي جايگزين
ضرورت استفاده از سوخت‌هاي جايگزين
ادامه توليد خودروهايي كه با فناوري قديمي و تفكر يارانه‌اي عرضه مي‌شوند و تردد خودروهاي فرسوده، روز به‌روز بر مشكلات اقتصادي، اجتماعي و زيست‌محيطي كشور مي‌افزايد. در چنين شرايطي، تلاش براي شناسايي و تأمين سوختي ارزان و پاك كه جايگزيني مناسب براي سوخت‌هاي فسيلي متداول باشد، امري ضروري است.
مهمترين و معمول‌ترين سوخت‌ها براي استفاده در وسائط حمل و نقل در بسياري از كشورهاي دنيا، بنزين و گازوئيل است. خودروهايي كه سوخت بنزين يا گازوئيل مصرف مي‌كنند، موجب انتشار مواد مضر و آلاينده با تركيبات شيميايي پيچيده شده و به‌نوبه خود، سبب توليد ازن در جو زمين مي‌شوند. گرچه در كشورهاي پيشرفته تمهيداتي مختلف نظير معاينه فني يا نصب سيستم‌هاي كنترل انتشار آلاينده در اگزوز خودروها براي كاهش آلودگي به كار گرفته شده، اما اين برنامه‌ها در شهرهاي بزرگ مسئله توليد ازن و ساير آلاينده‌ها را به حد كافي كاهش نداده است.

سوخت‌هاي گازي
در حال حاضر، ميزان متوسط مصرف بنزين هر خودروي سواري در كشور روزانه 10 تا 75 ليتر است كه اين ميزان بيش از 4 برابر كشور انگليس و 5/5 برابر كشور فرانسه است. با توجه به روند صعودي توليد خودر و در كشور، انتظار مي‌رود تعداد خودرو در سال 1400 افزون‌بر 15 ميليون دستگاه باشد كه به اين ترتيب، ميزان كسري بنزين در كشور طي 20سال آينده، افزون‌بر 500 ميليارد ليتر خواهد بود.
با درك اين شرايط، تفكر در مورد سوخت‌هاي جايگزين، امري اجتناب‌ناپذير است. با توجه به اينكه ايران به تنهايي حدود 5/15 درصد از ذخائر گاز طبيعي دنيا را در اختيار داشته و از اين نظر داراي مقام دوم جهان است، استفاده از گاز به‌عنوان راه‌حل مناسب مطرح است. بررسي‌ها نشان مي‌دهند كه اين سرمايه‌گذاري از نظر اقتصادي نيز داراي توجيه كافي بوده و از جنبه زيست‌محيطي نيز سوختي كاملاً پاك و سالم است.

سوخت‌هاي سري p
سوخت‌هاي سري p مخلوطي از تركيبات سنگين گاز طبيعي، شامل پنتان و تركيبات سنگين‌تر از آن، پنتان+ اتانول و حلال‌هاي توليد شده از بيوماس1 مانند متيل تترا هيدروفوران2 است. از بوتان نيز براي برطرف كردن اشكال دير روشن شدن خودرو در هواي سرد، استفاده مي‌شود.
سوخت‌هاي سري P مايعاتي شفاف، بيرنگ با عدد اكتان 89 تا 93 بوده و در خودروهاي انعطاف‌پذير در مقابل سوخت، قابل استفاده‌اند. اين سوخت‌ها را مي‌توان به‌صورت خالص و يا مخلوط با بنزين در هر نسبت دلخواه، مورد استفاده قرار داد.

سوخت الكتريكي
الكتريسيته به‌عنوان سوخت خودرو، از طريق ذخيره در باتري‌هاي الكتريكي و خودروهاي سلول سوختي (FCV) مورد استفاده قرار مي‌گيرد. باتري‌هاي خودروهاي برقي ظرفيت محدودي دارند و بايد با اتصال خودرو به يك منبع الكتريكي، شارژ شوند. الكتريسيته موردنياز براي شارژ باتري‌ها را مي‌توان از شبكه نيروي برق يا منابعي قابل تجديد همچون خورشيد و انرژي باد، تأمين كرد.
خودروهاي سلول سوختي، الكتريسيته توليد شده حاصل از تركيب هيدروژن و اكسيژن در سلول سوختي را مورد استفاده قرار مي‌دهند. الكتريسيته به دست آمده از سلول‌هاي سوختي، عاري از هرگونه آلودگي بوده و از خودروهايي كه اين نوع سوخت را مورد استفاده قرار مي‌دهند، تنها بخار آب خارج مي‌شود.
سلول‌هاي سوختي برخلاف باتري‌ها كه منبع ذخيره انرژي به حساب مي‌آيند، انرژي شيميايي را به انرژي الكتريكي تبديل مي‌كنند. در واقع الكتريسيته، بهترين سوخت جايگزيني است كه انرژي مكانيكي لازم، به طور مستقيم از آن به‌دست مي‌آيد.

پيل سوختي
بهترين سيكل حرارتي كاربردي كه تاكنون مورد استفاده بشر قرار گرفته است، سيكل تركيبي برايتون رانكين3 است كه در نيروگاه‌هاي حرارتي توليد برق مورد استفاده قرار گرفته و بازده آن نزديك به 45 درصد است. امروزه، بشر به فناوري جالب پيل سوختي به‌عنوان جانشيني بسيار مناسب براي موتورهاي درونسوز مي‌انديشد.
پيل سوختي، سيستمي الكتروشيميايي است كه انرژي شيميايي سوخت را مستقيماً به انرژي الكتريكي تبديل مي‌كند. كارايي بالاي اين سيستم، حاصل دوري جستن از سيكل كارنو4 يا چرخه تبديل انرژي گرمايي به انرژي مكانيكي است كه مطابق آن، بازده موتورهاي درونسوز نمي‌تواند بيشتر از 20 تا 30 درصد باشد.

هيبريد الكتريكي
مشكلات زيست محيطي كلان از يك سو و تنگناهاي ناشي از سوخت و انرژي از سوي ديگر، درخواست افزايش بازده مصرف انرژي و كاهش هرچه بيشتر آلاينده‌هاي محيطي را به طوري جدي مطرح ساخته است.
پس از انقلاب، خودروهاي متداول با موتورهاي درونسوز، از طريق نصب اگزوزهاي كاتاليزوري، تقريباً به نقطه اوج تكنولوژي رسيده‌اند، اما از لحاظ تئوري و عملي، سرعت بهينه‌سازي مصرف انرژي و كاهش آلاينده‌هاي آن كند شده است. اين در حالي است كه اين خودروها تا مرز استانداردهاي زيست‌محيطي و استانداردهاي جهاني مصرف سوخت در حال تدوين، فاصله دارند.
بتازگي بحثي نو و جدي تحت عنوان خودروهاي برقي هيبريد مطرح شده است كه ايده اصلي آن، تركيب موتور ژنراتور احتراقي با خودروي الكتريكي است كه به واسطه آن، برد و كارايي خودرو تا حد خودروي درونسوز معمولي بالا مي‌رود و كاهش چشمگير آلاينده‌ها و مصرف سوخت را به‌همراه دارد. تحولات صورت پذيرفته در خودروهاي هيبريد و سيستم قواي محركه خودرو، در منابع تخصصي تشريح شده‌اند.

جمع‌بندي
اهميت به‌كارگيري سيستم‌هاي هوشمند حمل و نقل و فناوري‌هاي نو، همچنين استفاده از سوخت‌هاي جايگزين و به تبع آنها، توليد خودروهاي سازگار با اين سوخت‌ها، بررسي شد. تمامي اين موارد مي‌توانند در راستاي كاهش مصرف سوخت در صنعت خودرو، مؤثر باشند. البته تأثير هر يك از آنها، يكنواخت نيست اما با توجه به ميزان مصرف سوخت در كشور، به نظر مي‌رسد كه مي‌بايستي به هر كدام از آنها به‌طور جدي توجه شود.

پانوشت‌ها
1. BIOMASS
2. (MTHF)
3. Brayton- Rankine
4. Carno Cycl

منابع
1. معصومي نژاد، امين (1383) سيستم‌هاي حمل و نقل هوشمند و كاربرد آن. پايان‌نامه كارشناسي مهندسي مكانيك، دانشگاه آزاد اسلامي، واحد دزفول.
2. وحداني‌فر، محمد (1384) مكس پاور، max power پايان‌نامه كارشناسي مهندسي مكانيك، دانشگاه آزاد اسلامي، واحد دزفول.
3. پور خليلي، محمد (1384) تكنولوژي قواي محركه جايگزين در خودرو، پايان‌نامه كارشناسي مهندسي مكانيك، دانشگاه آزاد اسلامي، واحد دزفول.
4. Social implication of Nanoscience and Nanotechnology, National Science Foundation Report, March, 2001.
5. ITS Handbook 99, World Road Association (PIARC), Paris, 1999.