Công nghệ ô tô cho một tương lai tươi sáng

SAE 2015 World Congress là nơi tập trung các tài năng tốt nhất trong ngành công nghiệp ô tô: Các chuyên gia, đội ngũ quản lý, kỹ sư và giám đốc điều hành cùng nhau cộng tác và giải quyết những thách thức hiện tại; tìm kiếm, phát hiện và khám phá vô số các cơ hội cho tương lai. Chủ đề năm nay, Leading Mobility Innovation, thể hiện sự khởi đầu của một ngày mới trong ngành công nghiệp ô tô. Đó là thách thức đối với tất cả các kỹ sư nhằm tạo ra khả năng di động cho tương lai thông qua công nghệ tiên tiến. 

Các sàn trưng bày của SAE World Congress luôn mang đến công nghệ hứa hẹn một tương lai tươi sáng cho ngành công nghiệp ô tô. Và SAE 2015 cũng không ngoại lệ, dưới đây là những ý tưởng thú vị mà các nhân tài trong ngành mang đến triển lãm.  

Công nghệ ô tô FEV VCR

Có thể thay đổi tỷ lệ nén của động cơ khi đang vận hành sẽ làm cho nhiều ý tưởng đổi mới động cơ một cách dễ dàng và hấp dẫn người mua hơn. Xe nhiên liệu linh hoạt sẽ có tiềm năng sức mạnh lớn hơn với E85 chỉ số octan cao. Dieter Zetsche của Daimler đã tuyên bố rằng mẫu concept động cơ DiesOtto có thể chạy như một động cơ xăng giá rẻ hơn vào chu kỳ nén-đánh lửa diesel trong một số điều kiện tải thấp hơn, đòi hỏi một giải pháp tỉ lệ nén biến thiên khả thi. Nhưng cho đến nay những mẫu concept này khá xa vời, chẳng hạn như khối xy-lanh bản lề của Saab (năm 2000), cần đẩy tam giác của Nissan (năm 2003), cần đẩy vòng bi của MCE-5 và nắp di động trên đầu xi-lanh của Lotus (năm 2009). Tất cả những ý tưởng đó đều quá phức tạp hoặc cần vốn đầu tư lớn để sản xuất, nhưng FEV có một giải pháp đơn giản có thể thêm nén biến thiên vào một động cơ hiện có với phần cứng tối thiểu. Một cần đẩy kiểu mới có "đầu nhỏ" đặc biệt tại chốt quay piston có thể thay đổi chiều dài hiệu quả của cần đẩy, do đó làm thay đổi độ nén từ 8: 1 đến 12: 1 hoặc 9:1 đến 13:1. Lực nén hoặc hút chân không di chuyển cần đẩy đặc biệt này, và áp suất dầu động cơ được cung cấp bởi các mạch dầu bôi trơn bình thường khóa các thiết bị ở vị trí nhất định. Một van ống ở dưới cùng của nắp cần đẩy trượt từ bên này sang bên kia để thay đổi vị trí, giống như một thiết bị điều khiển gắn trong đáy các-te. FEV tuyên bố nó có thể giảm 7% mức tiêu thụ nhiên liệu theo chu kỳ thử nghiệm FTP75 của EPA, chủ yếu bằng cách cải thiện hiệu suất nhiệt trong điều kiện tải 1 phần với độ nén cao. Nó cũng cải thiện đáng kể công suất khi tải tối đa bằng cách hạ thấp độ nén, và như đã nói nó có thể cải thiện hiệu suất xe sử dụng nhiên liệu linh hoạt E85 và có thể giúp kích hoạt hoạt động HCCI. FEV tin rằng công nghệ này có thể được sản xuất vào năm 2020.

Công nghệ hộp số ô tô FEV 7-xDCT (7 cấp) và 10-xDCT (10 cấp)

Được thiết kế khá đơn giản, tốc độ cao hơn trong khi lại chiếm ít không gian và trọng lượng nhẹ hơn so với các hộp số hiện có trên thị trường. Sự kỳ diệu nằm trong cách FEV ứng dụng 3 trục mà hầu hết các hộp số số tự động ly hợp kép đang sử dụng hiện nay. Thay vì mỗi tỉ số truyền dẫn từ một bánh răng trên một trong hai trục sơ cấp (đầu vào) đến trục thứ cấp (đầu ra), một vài tỉ số sẽ truyền dẫn bánh răng giữa hai trục sơ cấp. Bằng cách này, có thể đạt 7 tốc độ với ba cần gài số, các đơn vị đồng bộ và 14 bánh răng, và đạt 10 tốc độ sử dụng bốn cần gài số/đơn vị đồng bộ và 17 bánh răng. Nếu so sánh, hộp số DCT bảy tốc độ tốt nhất hiện nay sử dụng bốn hoặc năm cần gài số/ đơn vị đồng bộ và 17 hoặc 20 bánh răng. Chênh lệch tỷ lệ tự động tương đối ấn tượng với 8,62 cho 7-xDCT và 10,20 cho 10-xDCT. Cả hai hộp số này đều có thể kết hợp được với hệ thống truyền động hybrid. Tuy nhiên, FEV vẫn chưa công bố kế hoạch sản xuất.

Công nghệ ô tô ThyssenKrupp InCar Plus concept

ThyssenKrupp là một nhà cung cấp thép, nhưng công ty rất muốn thể hiện kỹ thuật chuyên môn của mình trong lĩnh vực ô tô khác, đặc biệt là liên quan đến việc cắt giảm lượng khí thải CO2. Do đó Incar Plus concept của công ty tại SAE năm nay thể hiện khoảng 40 sáng kiến. Điểm nổi bật bao gồm:

Công nghệ ô tô Litecore

Bạn đã nghe nói về Quiet Steel, hai lớp thép với một lớp polymer hấp thụ âm thanh bên trong? Litecore tương tự như vậy nhưng tất cả các lớp đều mỏng hơn và có thể sử dụng trên khung thân xe hoặc tấm thép bên ngoài. Một kiểu chồng lên nhau điển hình có thể bao gồm tấm thép mạ kẽm bên ngoài chỉ dày 0,25mm, một lớp nhựa bên trong 0,40mm  và một tấm thép mạ kẽm bên trong dày 0.20mm. Các tấm ốp như vậy có thể bảo vệ cho người đi bộ và độ bền va chạm tương đương các tấm thép thông thường nhưng tiết kiệm 20% trọng lượng. Vật liệu này có thể chịu hàn hoặc kết hợp với chất kết dính. Hy vọng ThyssenKrupp sẽ sản xuất vật liệu này cho các bộ phận bên trong đầu tiên trong một vài năm tới và tiếp theo đó sẽ là các tấm ốp ngoại thất.  

Công nghệ ô tô ThermoTecSpring 

Bạn không cần phải dùng đến lò xo cuộn tổng hợp để giảm trọng lượng. Dây thép lò xo này trải qua thêm một quá trình cán nóng làm thay đổi cấu trúc hạt của thép, củng cố để dây mỏng hơn và lò xo ngắn hơn, giảm 20% trọng lượng mà không ảnh hưởng đến công dụng. Và với một lớp sơn đặc biệt bảo vệ bề mặt, lò xo mới này sẽ có độ bền cao hơn.  

Công nghệ vành xe ô tô

Vành thép đã nhẹ hơn so với vành nhôm, nhưng vẫn có thể cải tiến hơn nữa bằng cách làm mỏng vành ở giữa mép lốp xe và các khu vực kết nối với trung tâm bánh xe. ThyssenKrupp đã chế tạo ra một loại vành cao cấp 20-inch hợp kết hợp thép với sợi carbon có trọng lượng chỉ 10,4kg. Và bánh xe nhẹ hơn mang lại hai lợi ích: chất lượng lái xe tốt hơn nhờ giảm trọng lượng và tăng tốc nhanh hơn bằng cách giảm quán tính quay.

Công nghệ động cơ ô tô AVL 7-Mode Hybrid

GM có hai chế độ còn công ty tư vấn kỹ thuật Áo AVL đã phát triển lên 5 chế độ. Một động cơ điện công suất 87 hp tối đa/55 hp liên tục được tích hợp với một hộp số hành tinh để cung cấp hai chế độ lái điện – số đầu và số lùi, qua tỷ lệ 12: 1, và tỷ số tiến cao hơn thứ hai để chạy xe. Động cơ 89 hp, 1,2 lít, chạy xăng, phun trực tiếp I-3 có thể vận hành xe trực tiếp qua ba tỷ số truyền động. Sau đó, có một chế độ E-CVT trong đó động cơ vận hành một phần của bộ bánh răng hành tinh trong khi động cơ điện vận hành một phần khác để cung cấp biến đổi tỷ lệ. Chế độ cuối cùng ngắt động cơ khi giảm tốc để cho phép động cơ phục hồi càng nhiều năng lượng càng tốt. Mục tiêu vận hành trong một chiếc xe phân khúc C là tăng tốc từ 0 đến 96 km/h trong vòng chưa đầy 10 giây, 35 g CO2/km (1,5 lít/100km), hoặc 79 g CO2/km (3,4 lít/100km) trong chế độ sạc duy trì. Không có kế hoạch sản xuất được công bố.

Công nghệ an toàn ô tô LifeBelt

Hai bác sĩ chuyên về chấn thương làm việc tại Úc vào năm 1999 đã bị sốc trước thương tích mà họ thấy ở hành khách ngồi ghế sau có thắt dây an toàn nhưng bị trượt về phía trước theo dây an toàn đùi. Các biện pháp chống chấn thương do nguyên nhân này được sử dụng ở ghế trước bao gồm một chảo ghế cứng ở phía trước và dây an toàn thắt chặt tự động khi va chạm, nhưng Lifebelt được khẳng định là có hiệu quả hơn nhiều. Ý tưởng này là thay vì đai an toàn được gắn liền với cấu trúc ở phía dưới của chỗ ngồi, nó chạy về phía trước và ngay dưới vải ghế, neo ở bên phía trong của ghế. Trong một tai nạn, khi cơ thể hành khách chuyển động làm căng dây an toàn, đai sẽ tạo một vòng quanh chân, thắt chặt để ngăn hành khách trượt dưới đai lưng. Hệ thống này có hiệu quả cao nhưng không có tác dụng với các trẻ em nhỏ, vì vậy LifeBelt đề xuất một chốt thứ hai trong vành đai bấm vào giữa hai chân của trẻ nhỏ. Công ty đang tìm đối tác để chuyển giao công nghệ này chứ không sản xuất và cung cấp.

Công nghệ lốp xe ô tô Continental Dandelion

Lốp xe được làm từ cao su tự nhiên là kỹ thuật "xanh", trừ khi bạn tính đến việc các nhà máy cao su có xu hướng phát triển trong khu vực nhiệt đới nhạy cảm với môi trường mà bị đánh thuế nặng  bởi nhu cầu lốp xe toàn cầu. Do đó, một nguồn thay thế cao su nông nghiệp sẽ có giá trị nuôi trồng, và Continental tuyên bố họ tìm thấy một loại cây như vậy: Taraxacum - thường được gọi là bồ công anh Kazakh hoặc bồ công anh Nga. Chúng dễ dàng phát triển hầu như ở bất cứ nơi nào và Continental đang hợp tác với Viện Fraunhofer về Sinh học phân tử và sinh thái học ứng dụng (IME), Viện Julius Kühn và nhà tạo giống Aeskulap để phát triển cao su. Toàn bộ cây được thu hoạch, vắt ra chất lỏng và ly tâm để tách mủ. Lốp xe đang được thử nghiệm và kết quả ban đầu cho thấy thậm chí còn tốt hơn so với cao su tự nhiên mà không có sự khác biệt trong cản lăn. Một nhà máy sản xuất thí điểm đang được lên kế hoạch, với mục tiêu sản xuất thường xuyên trong vòng 5 đến 10 năm dưới cái tên "Taraxagum."

Công nghệ ô tô CPT TIGERS – chất thải biến thành điện

Công ty Controlled Power Technologies (CPT) đã chế tạo ra Turbogenerator Integrated Gas Energy Recovery System (TIGERS) nhằm hồi phục 5 trong 40% tổng sản lượng năng lượng động cơ bị mất để xả nhiệt. Nó có thể hoạt động ở nhiệt độ khí thải lên đến 1.380 độ và ở tốc độ lên đến 45.000 vòng/phút, tạo ra công suất tối đa từ 2-4 kW. Về mặt kỹ thuật, thiết bị này chỉ đơn giản như một thiết bị giãn nở, vì nó không quay tua bin tạo áp lực mà là một máy phát điện. Nó được đặt ở vòng phụ trong ống xả hạ lưu, và kiểm soát khi dòng khí xả được chuyển đến thiết bị này. Mục đích là để tăng thêm sản lượng phát điện 2-3kW. Thiết bị này được cho là hiệu quả 70%, trọng lượng hơn 10kg và yêu cầu làm mát động cơ. Sản xuất được nhắm mục tiêu cho năm 2020, nhiều khả năng dành cho xe tải nhẹ.