Auton ja autotekniikan tulevaisuus - hybridi-, sähkö- ja kuljettaja-autot

Autot, jotka ovat yhä enemmän kaikkien saatavilla, ovat hämärtäneet sosiaaliluokkien eroja, laajentaneet markkinoita ja vauhdittaneet taloutta. Teollisuus työllistää suoraan yli 2,6 miljoonaa ihmistä ja Auto Alliancen mukaan sen osuus on 3–3,5% maan bruttokansantuotteesta (BKT).

Amerikkalainen rakkaussuhde autoihin käy ilmi omistamasta määrästä. Kuljetustilastoviraston mukaan Yhdysvalloissa oli vuonna 2012 yli 250 miljoonaa rekisteröityä ajoneuvoa, tai yksi jokaisesta yli 18-vuotiaasta amerikkalaisesta. Keskimääräinen kotitalous omistaa 1,75 ajoneuvoa. Kuljettajat kulkivat vuonna yli 2,8 miljardia mailia yli 4,5 miljoonan mailin teillä ja moottoriteillä sekä 605 471 siltaa kansakunnassa..

Kuluttajat voivat valita useista autovalmistajista, jotka kaikki valmistavat erilaisia merkkejä, malleja ja korityylejä. Ajoneuvoja voidaan sitten räätälöidä edelleen värin, moottorityypin, voimansiirron, sisätilojen ja pyörien tyypin mukaan. Lisäksi on tuhansia autokorjaamoita, korkean suorituskyvyn mekaniikoita ja korin räätälöintiä tekeviä kauppoja, jotka ovat valmiita täyttämään auton omistajien unelmat..

Henkilöautojen kielteinen vaikutus nykyaikaiseen elämään

Ajoneuvolla on kaikilla panoksillaan nykyaikaiseen elämään myös huomattavia kielteisiä vaikutuksia yksilöihin ja koko yhteiskuntaan:

kulu. Auton hankinta ja jatkuva käyttö ovat yksi suurimmista kuluista, jotka tyypillinen ihminen tekee elämänsä aikana. Työvoimatoimiston mukaan autojen osuus on noin kuudesosa perheen budjetista, enemmän kuin ruoka tai terveydenhuolto ja vakuutukset. BLS raportoi, että vuonna 2010 Yhdysvalloissa keskimääräinen henkilöauto oli 11,4 vuotta vanha ja ajettiin 11 318 mailia polttaen 2 132 dollaria kaasua ja öljyä. Lisäksi kuljettajat käyttivät korjaus- ja kunnossapitotöihin keskimäärin 787 dollaria.
Kuolemat ja vammat. Yhdysvaltojen väestölaskentatoimiston mukaan vuodesta 1990 on tapahtunut vuosittain yli 10 miljoonaa auto-onnettomuutta, jotka aiheuttavat yli 30 000 kuolemaa vuodessa. Vaikka korko laskee vuosittain, mikä heijastaa suunnittelun ja uuden tekniikan parannuksia, National Highway Traffic Safety Administration arvioi, että onnettomuuksien kustannukset vuonna 2010 olivat 871 miljardia dollaria..
Kaupunkirakenteen hajautuminen. Yhdysvaltojen väestö yli kolminkertaistui 76 miljoonasta ihmisestä vuonna 1900 281 miljoonaan vuonna 2000. Yhdysvaltojen vuoden 2002 väestölaskentatutkimuksen mukaan pääkaupunkiseudulla asuvien ihmisten määrä on kuitenkin vähentynyt huomattavasti vuodesta 1950. Vuosisadan puolivälissä enemmän yli 7000 ihmistä käytti neliö mailin maa-aluetta; vuonna 2000 oli alle 3000 neliökilometriä kohti. Tämä leviäminen vähentää joukkoliikenteen tehokkuutta ja lisää paineita rakentaa laajemmat tie- ja moottoritieverkot.
ruuhka. Vuoden 2012 Texas A&M: n liikkuvuustutkimuksen mukaan keskimääräinen matkustaja viettää yli 50 tuntia viikossa istuessaan autossa jumissa liikenteestä. Kaupungeissa, kuten Los Angeles, Boston ja New York, ruuhkia on yli 60 tuntia vuodessa, minkä seurauksena amerikkalaiset matkustavat kumulatiivisesti 5,5 miljardia tuntia enemmän kuin on tarpeen ja ostavat ylimääräistä 2,9 miljardia gallonaa polttoainetta..
saastuminen. Vaikka ilman pilaantuminen edeltää autoa, useimmat tutkijat ovat yhtä mieltä siitä, että henkilöautomme ovat tärkein syy ilmaston lämpenemiseen. Huolestuneiden tutkijoiden liiton mukaan autojen ja kuorma-autojen osuus on lähes viidesosa kaikista Yhdysvaltain päästöistä - noin 24 kiloa hiilidioksidia ja muita ilmaston lämpenemistä aiheuttavia kaasuja jokaisesta poltetusta kaasupulloista.

Henkilöautojen tulevaisuus

Vaikka autot ovatkin muuttuneet merkittävästi niiden käyttöönoton jälkeen, autojen parannusvauhti on kasvussa - etenkin liittyen kehitykseen niiden kielteisten vaikutusten torjumiseksi. Jotkut futuristit ennustavat autonomisten autojen - itse ajavien autojen - ilmestymisen seuraavan vuosikymmenen aikana.

ExtremeTech raportoi, että Mercedes-Benz paljasti kuljettajattomansa auton vuoden 2015 kulutuselektroniikan näyttelyssä, F-105-luksusautossa, jonka mukana toimitetut etuistuimet kääntyvät niin, että kuljettaja ja etuistuimen matkustaja voivat istua kasvot selässä -paikan matkustajat. Samaan aikaan BMW on osoittanut i3 EV: llä, että se pystyy pysäköimään ja voi etsiä pysäköintihallista avoimia tiloja.

CNBC: n mukaan jotkut analyytikot ennustavat, että uudet valmistajat, kuten Google ja Apple, syrjäyttävät perinteiset massaautojen valmistajat, kuten General Motors, Ford, Honda ja Volkswagen, aloittaessaan uuden tekniikan. Muita ennusteita ovat seuraavat:

Perheet omistavat vähemmän autoja, koska yksi auto voi palvella erilaisia jäseniä peräkkäin ja samanaikaisesti odottamatta kuljettajaa. Esimerkiksi kuljettajaton auto voi palata kotipesäänsa toimitettuaan työntekijän toimistoon ja olla käytettävissä kuljettamaan muita perheenjäseniä päivän aikana ennen paluutaan hakemaan lähiliikenteen matkustajaa myöhemmin illalla..
Yhteinen liikkuvuus lisääntyy, kun ihmiset käyttävät autoja omistamatta niitä.

Merkittävän muutoksen elementit

Merkittävät parannukset vähentävät autojen kielteisiä vaikutuksia tulevaisuudessa. Ne sisältävät seuraavat näkökohdat ja elementit.

Design

Ensimmäiset autot muistuttivat korvattuja hevoskärryjä, yksinkertaisia laatikoita pyörillä. Varhaisilla valmistajilla ei ollut juurikaan tietoa aerodynamiikasta - ilman läpi liikkuvien esineiden vastuskyvystä tai ”vetämisestä”. Vedä kasvaa suhteessa nopeuteen. Auton muoto, erityisesti etuosa, vaikuttaa suoraan kulutettuun energiaan ajoneuvon liikkuessa eteenpäin.

Toinen lisääntyneen nopeuden vaikutus on lisähissi - auton rungon taipumus nousta tienpinnalta - auton alla virtaavasta ilmasta, mikä vähentää pitoa ja vakautta käännösten aikana. Tuulitunnelien käyttö on ohjannut autosuunnittelijoita vähentämään teräviä reunoja ja parantamaan virtaviivaistamista vähentäen siten vetämistä, nostoa ja energiankulutusta.

Seurauksena on, että merkit ja mallit näyttävät samanlaisilta, kun kukin valmistaja ottaa nopeasti käyttöön kaikki kilpailijan saamat edut. Tulevat autot ovat todennäköisesti lyhyempiä enemmän käyrällä samalla kun matkustajat säilyttävät tai lisäävät sisätilaa.

tarvikkeet

Auton paino vaikuttaa suoraan toiminnan aikana käytetyn polttoaineenkulutukseen. Washingtonin yliopiston mukaan yksirunkoisten rakenteiden, kevyiden materiaalien ja pienempien moottorien laaja käyttö vähensi auton keskimääräistä painoa 1 700 puntaa vuosien 1975 ja 2009 välillä. Ajoneuvon koon lisääntyminen ja lisätty toimivuus kompensoivat kuitenkin suuren osan eduista..

Jatkuva liittovaltion paine polttoainetalouden lisäämiseksi johtaa kevyen teräksen, alumiinin, komposiittimateriaalien ja muovien käytön lisäämiseen painon vähentämiseksi ja törmäyskelpoisuuden parantamiseksi. Esimerkiksi Tesla Roadsterin runko on valmistettu kevyestä hiilikuitu / epoksikomposiitista, joka on yhtä vahva kuin teräs ja painaa 30% vähemmän. Kun materiaalin valmistuskustannukset alenevat, yhä useammat valmistajat siirtyvät vallankumouksellisiin uusiin komposiittimateriaaleihinsa ajoneuvoihinsa.

Mekaaninen tehokkuus

Nelitahtinen polttomoottori on ollut autojen ensisijainen voimanlähde vuosikymmenien ajan. Vuosien mittaan teknologinen kehitys, kuten kaksoispäästökamat, joissa on neljä venttiiliä, joiden venttiilien ajoitus on muuttunut, ilman pakotettu induktio, polttoaineen ruiskutus, tietokoneella sovitettu polttoaineen ruiskutus ja muuttuva venttiilin ajoitus ovat lisänneet moottorin tehokkuutta ja tehoa.

Moottorin ohjausyksikön - ajoneuvotietokoneen, joka säätelee sytytyksen ajoitusta, ilman / polttoaineen seosta ja tyhjäkäyntinopeutta - laaja käyttö luo suuremman polttoainetaloudellisuuden ja jatkuvan moottorin diagnoosin. Vaihteistot ovat tehokkaampia siirtymällä kolmen eteenpäinvaiheen ja peruutusvaihteen manuaalisesta vaihtamisesta kuuden tai kahdeksan vaiheen automaattiseen vaihtamiseen ja peruutusvaihteeseen. Parannettu hydrauliikka mahdollistaa vaivatonta ohjaustehostinta, kun taas lukkiutumattomat jarrut ovat vähentäneet huomattavasti pysähtymisaikaa ja tilaa.

Vuodesta 2015 alkaen hybridit - bensiinimoottorin ja sähkömoottorin yhdistelmä - eivät ole olleet suosittuja osissa Yhdysvaltoja. Experian Automotiven (Adam Goldfeinin kautta) mukaan joka neljäs hybridi on myyty Kaliforniassa, mikä on enemmän kuin viisi seuraavaa osavaltiota (Florida, Texas, New York, Virginia ja Washington) yhteensä.

Vaikka suurin osa suurimmista autovalmistajista tarjoaa tällä hetkellä hybridi-mallia, Toyota Prius -mallit ovat hallinneet markkinoita noin 5 miljoonalla kokonaismyynnillä vuodesta 2000, sanoo 24/7 Wall St., Koska Yhdysvaltojen vuotuinen autojen myynti vuodesta 2000 on vaihdellut niin alhaisella tasolla kuin 10,4 miljoonasta (vuosi 2009) 17,4 miljoonaan (vuosi 2000) hybridejen osuus kokonaismyynnistä on ollut alle 3% vuodesta 2000 ja vihreän auton raporttien mukaan keskimäärin 3% nykyisestä vuotuisesta myynnistä.

Monien tarkkailijoiden mielestä seuraavien yhdistelmä on rajoittanut hybridien myyntiä tähän mennessä:

Korkeat kuluttajahinnat perinteisiin moottorimalleihin verrattuna (vähintään 5000 dollaria vastaavalle autolle)
Vähemmän riippumattomia palveluita, jotka pystyvät huoltamaan tai korjaamaan hybridejä tai sähköautoja, edellyttäen, että auto on huollettava myyjältä
Kuluttajien puutteellinen tuntemus uudesta tekniikasta
Parannettu polttoainetehokkuus kaasumoottoreissa
Autokulttuuri, joka idealisoi hevosvoimaa ja moottoriteiden nopeutta

Vaikka puhtaasti sähköajoneuvot, joita käyttävät polttokennot (ei hybridit), ovat saaneet mielenkiinnon, polttokennojen parannukset eivät ole edenneet niin nopeasti kuin ennustetaan. Keskimääräisessä sähköautossa on 150 mailin ajokohta, ja sen lataaminen vaatii 20-30 minuuttia.

Sitä vastoin vuoden 2015 Ford Focus, jossa on nelisylinterinen joustava polttoaine (bensiini tai bensiini-etanolisekoitukset) ja 12,4 litran tankki, voi kulkea yli 360 mailia ilman tankkausta. Vaikka sähköautot voivat korvata perinteiset voimanlähteet tulevaisuudessa, todennäköisin tulos on hybridi-moottorin suosion lisääntyminen, looginen siirtyminen kaasu- ja sähkömoottoreiden välillä.

polttoaineet

Suurimman osan olemassaolostaan auto on polttoaineissaan käyttänyt bensiiniä - puhdistettua öljytuotetta. Tetraetyylijohtoa lisättiin historiallisesti paremman itsesyttymiskyvyn aikaansaamiseksi. Edellytyksen ohjaimiin viitataan ”kolkutuksella” sytytyksen sammuttamisen yhteydessä. 1970-luvulta lähtien etanoli - uusiutuva polttoaine, johon on sekoitettu bensiiniä - on korvannut lyijyä, yhdistelmää, jota joskus kutsutaan ”flex-polttoaineeksi”.

Muita polttoaineita ovat seuraavat:

Paineistettu maakaasu. Jotkut ajoneuvot, erityisesti suuret kuorma-autot ja linja-autot, on suunniteltu toimimaan paineistetulla maakaasulla, fossiilisella polttoaineella, joka polttaa öljyä puhtaammin ja tuottaa vähemmän saasteita. Kannattajat, kuten öljymies T. Boone Pickens, ovat kannattaneet CNG: tä paremmaksi ympäristöystävälliseksi ja halvemmaksi vaihtoehdoksi bensiinille. Infrastruktuuria CNG: n toimittamiseksi toteuttamiskelpoisena vaihtoehtona autovaltiolle ei kuitenkaan ole, mikä rajoittaa sen vetoomuksen autoilijoihin.
sähkö. Sähkö- ja hybridiajoneuvot ovat yhä yleisempiä, ja polttoainetalous on noin 33% suurempi kuin bensiinikäyttöisellä moottorilla. Vaikka akkukäyttöisiä autoja voidaan ladata kotona tai julkisissa latausasemilla, vain sähkökäyttöisten ajoneuvojen kantama on huomattavasti pienempi kuin bensiinikäyttöisten autojen, joiden säilytyskapasiteetti on vähintään 12 gallonaa. Akkutekniikan kehitys on ollut hitaampaa kuin alun perin arvioitiin, ja sähkökäyttöiset ajoneuvot ovat edelleen kalliimpia kuin bensiinikäyttöiset vaihtoehdot. Siitä huolimatta sähköautot keräävät edelleen suuremman markkinaosuuden, kun valmistuskustannukset vähenevät ja niiden ympäristöedut käyvät ilmeisemmiksi. Hybridimallit, jotka tukeutuvat bensiinimoottoriin akkujen lataamiseen tai sähkömoottorin virran lisäämiseen, voidaan ajaa kauempana kuin bensiinimoottorilla varustetut ajoneuvot, ja ne voivat myös pitää polttoainetaloudellisen edun.
Vety. Jotkut tutkijat ja autovalmistajat kannattavat vetyä tulevaisuuden polttoaineena ensisijaisesti sen ympäristöhyötyjen vuoksi. Vuonna 2014 Hyundai aloitti ensimmäisen vetykäyttöisen ajoneuvon vuokraamisen, kun taas Toyota ilmoitti aikomuksestaan myydä ensimmäinen vetykäyttöinen auto vuonna 2015. Suurimmalla osalla suurimmista valmistajista on vetykäyttöisiä autoja kehitteillä. Vetyä primaaripolttoaineena tukemiseksi tarvittavaa polttoaineen infrastruktuuria ei kuitenkaan vielä ole.

On epätodennäköistä, että mikään ainoa vaihtoehtoinen polttoaine syrjäyttää bensiinin auton pääpolttoaineena ennen vuotta 2025. Sähköajoneuvojen ja hybridi-ajoneuvojen kerääntyy edelleen huomattava markkinaosuus, kun ajettu matka sähkövarausta kohti kasvaa. Öljyn maailmanmarkkinahinta vaikuttaa myös suuresti tukkuvaihtoon vaihtoehtoiseen polttoaineeseen. Jos hinnat jatkavat vähintään 4,00 dollaria gallonaa kohti, siirtymistä vaihtoehtoisiin polttoaineisiin kannustetaan.

Communications

Auton ja sen toimintaympäristön välinen sähköinen viestintä on kokenut dramaattisimmat muutokset. Globaalit paikannusjärjestelmät (GPS) ovat saatavilla useimmissa uusissa autoissa, vaikkakin lisälaite monille. Kun nämä järjestelmät tulevat vakiona kaikille uusille autoille, reaaliaikaista ajoneuvojen seurantaa lisätään saatavana, samoin kuin moottorin seurantaa ulkopuolella. GPS-järjestelmä on välttämätön kuljettamattomille ajoneuvoille.

Ajoneuvosta ajoneuvoon (V2V) ja ajoneuvosta infrastruktuuriin (V2I) tapahtuvasta viestinnästä tulee tavanomaista, jotta autot tietävät muuttuvien tieolosuhteiden lisäksi automaattisesti muiden ajoneuvojen sijainnin ja liikkumisen. Interaktiiviset liikennemerkit ja liikennevalot tarjoavat automaattisen, jatkuvan viestinnän ajoneuvoille, mikä mahdollistaa kurssin ja nopeuden korjaamisen ilman kuljettajan puuttumista. Kun nämä - jo teknisesti saatavilla olevat - elementit on asennettu, kuljettajattomasta autosta tulee todellisuutta.

Tiet ja moottoritiet

Lähivuosikymmeninä Yhdysvallat uudistaa ikääntyvän infrastruktuurinsa ja sisällyttää siihen uuden viestintätekniikan. Suurten kuorma-autojen rajoitetut kaistat ovat nykyään yleisiä valtateillä. Ryhmittely valtioiden välisillä moottoriteillä - yksittäiset autot, jotka on kytketty toisiinsa sähköisesti ja kulkevat yhdessä yhtenä kokonaisuutena - tulee yleiseksi, kun maa rakentaa valtateitä uudelleen viestintäominaisuuksiensa mukaiseksi.

Nopeusrajoitusten perustelu on historiallisesti ollut seuraava:

Kuljettajan turvallisuus. Matalammalla nopeudella ajaminen antaa kuljettajalle enemmän aikaa tehdä säätöjä tarvittaessa ja vähentää iskuvoimia. Valtatieonnettomuudet vähenevät huomattavasti, kun tietokoneet korvaavat ihmisten kuljettajat, entiset tekevät heti säätöjä tie- ja liikenneolosuhteiden muuttuessa. Lukijoiden tulee huomata, että Länsi-Saksan Autobahnilla ei ole ylinopeusrajoituksia ja että sen liikenteen kuolleisuusaste on ollut huomattavasti Yhdysvaltojen sisäisen valtatiejärjestelmän alapuolella vuosien ajan.
Polttoainetalous. Liittovaltion hallitus asetti nopeudenrajoituksen 55 mailia tunnissa hätävaltatien energiansäästölailla vuonna 1974 bensiinin kulutuksen vähentämiseksi. Rajoituksia nostettiin 65 mph / h vuonna 1987 ja ne kumottiin vuonna 1995. Ei ole juurikaan näyttöä siitä, että alemmat nopeusrajoitukset johtaisivat merkittäviin kansallisiin polttoainesäästöihin.

Kun moottoritieinfrastruktuuri korvataan ja robottiautojen määrä kasvaa suhteessa, enimmäisnopeusrajoitukset katoavat valtion tasolla.

turvallisuus

Kuljettajan ja matkustajien turvallisuus on lisääntynyt dramaattisesti viime vuosina parantamalla ajoneuvosuunnittelua ja käyttämällä automaattisesti avautuvia turvatyynyjä. Valojen automaattinen kaukosäätimen ohjaus on nykyisin vakiona monissa autoissa, ja ylellisyysmalleissa käytettävä automaattisen jalankulkijoiden havaitseminen yönäkökyky voi olla vakiona vuoteen 2025 mennessä. automallit, ja niistä tulee todennäköisesti vakiovarmuus tulevina vuosina.

Automaattiset hätäohjausjärjestelmät, joissa yhdistyvät jarrutus ja kiertävä ohjaus, vähentävät tai estävät vaarallisia törmäyksiä tulevaisuudessa. Nissan Motor Corporation on yksi niistä yrityksistä, jotka kehittävät laitteita, joilla havaitaan kuljettajan kyvyttömyys käyttää ajoneuvoa turvallisesti - alkoholia havaitsevat anturit, kamerat kasvojen ilmeiden seuraamiseksi tai väärän ajon tunnistamiseen tarkoitetut ohjelmistot lopulliseen käyttöön.

Lopullinen sana

Tulevaisuuden autot ovat yhtä erilaisia kuin nykyään, kun ensimmäiset autot erottuivat hevosesta ja viallisesta. Kuljettajattomat autot ovat huomattavasti energiatehokkaampia, turvallisempia, vähemmän ympäristölle haitallisia ja taloudellisempia käyttää kuin mikään kuljetusmuoto inhimillisellä kokemuksella.

Siirtyminen autojen tulevaisuuteen ei ole nopeaa, vie vähintään kymmenen tai enemmän vuotta maan nykyisen autokannan korvaamiseksi. Kansakunnan moottoriteiden ja teiden uudistaminen uuden tekniikan mukauttamiseksi vie todennäköisesti vielä kauemmin, kun maan johtajat painivat ristiriitaisissa kansallisissa prioriteetteissa. Teknologisen kehityksen vauhti jatkaa kasvuaan, mutta näiden parannusten hyödyt todennäköisesti toteutuvat kokonaan vasta vuonna 2050 tai myöhemmin.

Mitä ennusteita sinulla on autojen tulevaisuudesta??