رانندگی کارآمد در سایه لیزرهای احتراقی

شمع‌های ماشین به موزه می‌روند

در حالی که موضوع استفاده از سوخت‌های جایگزین در خودروهای هیبریدی هنوز برای رسیدن به بهترین و عملی‌ترین گزینه در حال تحقیق و بررسی هستند، خودروی الکتریکی هم که شانس اول خودروسازان برای خروج از بحران‌های آلودگی و انرژی محسوب می‌شود چرا که این خودرو برای تبدیل شدن به محصولی جهانی و مشتری پسند باید همزمان در دو زمینه اعتبار خود را اثبات کند؛ چرا که حتی برای کاربرد گسترده این خودروها از یک‌سو درگیر معضل باتری‌ها برای کاهش وزن و افزایش بازده مصرف آنها هستند و از سوی دیگر سرگرم چانه زنی با دولت‌ها برای تأمین زیرساخت‌های این حوزه و تشویق بخش خصوصی برای توسعه اماکن جاده‌ای و اختصاص جایگاه‌های شارژ.

کد خبر: ۴۰۷۴۶۵

به همین دلیل هم واقعیت از وابستگی بی‌چون و چرای دنیای امروز به تردد خودروهای بنزین سوز حکایت دارد و بی‌شک صورتحساب خوراک مصرفی موتور خودروها یکی از ارقام پررنگ هزینه‌های جاری عموم مردم به حساب می‌آید که به تناوب بابت هزینه بنزین به باک خودروها سرازیر می‌شود. از رهگذر مشکلات موجود و تلاش در جهت غلبه برآنها، شاهد طیف گسترده‌ای از تلاش و پژوهش‌های محققان برای معرفی فناوری‌ها و ابتکارات مختلف در حوزه خودرویی هستیم که عمدتا بهبود و افزایش کارآمدی سوخت و عملکرد موتور را هدفگیری کرده‌اند. اما بتازگی محققان از فناوری نام آشنایی خبر داده‌اند که با ورود به یکی از کلیدی‌ترین بخش‌های خودرو قصد دارد رانندگی سبزتر و کارآمدی سوخت بیشتری را به جامعه صنعتی امروزی ارائه دهد.

نگاهی به روند تغییر و اصلاحات وارد شده بر ساختار خودروها و بررسی فهرست اجزا و قطعات توانمند شده، مشخص می‌کند سر تا پای یک خودرو، زیر تیغ شکل‌دهی و تجهیز دوباره رفته است تا از این رهگذر، خودرویی سبک‌تر و پاک‌تر را رقم بزند. البته این قضیه فقط تا قبل از آن که شمع‌های ماشین سر و وضع دیگری به خود بگیرد و به اصطلاح مدرن شود، مصداق داشت. هر چند شمع‌های موتور تا امروز به عنوان مؤلفه و رکن اصلی احتراق سوخت خودرو دیده می‌شدند و احتمالا جایگاهی دائمی و بی‌رقیب داشتند، اما گروهی از محققان ژاپنی اعتقاد دارند، لیزرهای آنها می‌تواند کار شمع را به نحو بهتری به انجام برساند.

ماجرای جایگزین کردن یکی از قطعات سنتی و پر سابقه صنعت خودروسازی و رکن ضروری روشن شدن ماشین‌ها با فناوری لیزر به آنجا برمی‌گردد که محققان تحقیقات لیزر موسسه دانش ملکولی ازاکای ژاپن می‌گویند برای رسیدن به مدلی از رانندگی، ضمن صرفه جویی در مصرف بنزین و کاهش انتشارات دی اکسید کربن، از قدرت و نیروی بیشتری نیز برخوردار باشد به فرآیند اشتعال جدیدی نیاز خواهد بود.

هر لیزر ترکیبی از پودرهای سرامیکی ساخته می‌شود که حرارت بالایی را تجربه می‌کنند و سپس با یون‌های فلزی دربر گرفته می‌شوند. بخش‌های جداگانه این مواد با پیوند خوردن به همدیگر، لیزری را می‌سازند که تقریبا چیزی معادل نصف یک اینچ (27‌/‌1 سانتی‌متر) قطر دارد.

با‌ورود لیزر به شمع‌های موتور به عنوان یکی از کلیدی‌ترین بخش‌های خودرو رانندگی سبزتر و مقرون به صرفه‌تر امکان‌پذیر می‌شود

با این اوصاف چندین پالس سریع قادر است انرژی نوری متمرکز لازم و کافی برای یکی از این لیزرهای بسیار خرد را فراهم کند تا یک مخلوط سوخت و هوا را شعله‌ور سازد. برخلاف شمع‌های موتور، لیزرها الکترودی ندارند که در طول زمان دچار خوردگی و سایش شود و همین ویژگی آنها را برای استفاده در وسائط نقلیه بر پایه سوخت پاک ایده‌آل می‌سازد. این لیزرها از یک شمع موتور نیز تندتر کار می‌کنند و در نتیجه باید کارایی سوخت را بهبود ببخشند.

معرفی نوعی از لیزر ترکیبی برای استفاده در سامانه جرقه زنی و اشتعال خودرویی، در حالی از سوی محققان مطرح می‌شود که سایر لیزرهای مگاواتی ضربان بزرگ موجود پیچیده، ناپایدار، ناکارآمد و پر هزینه هستند. حتی تا همین اواخر لیزرهای ضربانی برای استفاده در موتورهای خودرو خیلی بزرگ بودند. اما این سامانه لیزر سرامیکی جدید می‌تواند هم اندازه و قالب سرسیلندر موتور دربیاید.

نکته جالب درباره فناوری اشتعال لیزری آن است که تا پیش از انجام پژوهش حاضر، اصولا تولید نوعی توان مورد نیاز برای جرقه زنی و احتراق با لیزر- به‌خصوص در چنین بدنه فشرده و متراکمی ـ امری غیرممکن بود. اما چند سال قبل نمایندگانی از یک شرکت فناوری خودرویی ژاپن موسوم به دنزو به آزمایشگاه محققان آمدند و بحث استفاده از لیزرهای آنها را برای احتراق موتور خودرو مطرح کردند. در واقع این همکاری راه توسعه لیزر جدید احتراقی خودرویی را صاف و هموار کرد.

در این میان هر چند محققان معتقدند این لیزرهای ریزتراشه سرامیکی مناسب تولید انبوه هستند و باعث پایین آمدن قیمت خواهند شد، اما مسوولان شرکت همکار با ادعای این که هنوز در مرحله تحقیق و توسعه قرار دارند، از اعلام جزئیات بیشتر درباره بهای خرده فروشی این سامانه لیزری یا تأثیرش بر کارآمدی سوخت امتناع می‌ورزند. این وضعیت در حالی است که گروه محققان سرگرم کار روی یک لیزر سه پرتوی هستند و امیدوارند حتی از لیزر فعلی‌شان سریع‌تر از کار دربیاید.

ارائه پژوهش‌های لیزری محققان در همایش لیزرها و الکترو اپتیک و اخبار مربوط به لیزر جدید سامانه احتراق خودروها، توجه شرکت‌ها و متخصصان زیادی بویژه تولیدکنندگان تجهیزات الکترونیکی نوری را به خود جلب کرده است. برخی محققان از جمله فیزیکدانان متخصص در زمینه مواد و ادوات لیزری در مورد سامانه لیزر جدید، محققان ژاپنی اظهار داشته‌اند که این فناوری با تولید یک فرآیند اشتعال پاک‌تر و کارآمدتر سوخت می‌تواند بهره‌وری‌های افزایش یافته در موتورهای احتراقی را دستخوش تغییر و تحولی اساسی کند. به اعتقاد کارشناسان در صورتی که لیزرها بتوانند به طول عمر بیشتر موتورها کمک کنند، مزایا و برتری‌های عمده‌ای از جمله بهره‌وری افزوده، دیرپایی و کاهش بالقوه هزینه‌های تعمیر و اصلاح مشاهده خواهد شد. البته بحث و نظر در مورد سامانه لیزر جدید به ذکر مزیت‌ها و نتایج مثبت بالقوه‌اش در بهره‌وری و رانندگی کارآمدتر ختم نمی‌شود و به اعتقاد کارشناسان انتقاداتی به این لیزر خودرویی وارد است که بحث و تأمل بیشتری را می‌طلبد.

به عنوان نمونه این سامانه لیزری بر حسب پتانسیل تولید از فناوری‌های فعلی مربوط به دهانه جرقه پیچیده‌تر است. به بیان دیگر در حالی که پتانسیل تولید محصولی به لحاظ فنی و مهندسی از کلاس تعریف شده پایه‌ای پیروی می‌کند که اصطلاحا کف تولید گفته می‌شود، جزیی از فرآیند تولید دچار جهش شده و کلاس فنی بالاتری پیدا می‌کند که باعث ناهمگونی فرآیند تولید و مشکلات بعدی می‌شود. در مورد سامانه لیزری نیز رسیدگی و کمال این فناوری در کف تولید بزرگ‌ترین عیب آن شمرده می‌شود، اما مساله‌ای است که می‌توان به سهولت رفع و رجوع شود.