موضوع آلودگی محیط زیست به یکی از دغدغه‌های اصلی صنایع تبدیل شده به‌طوریکه سالانه مبالغ بسیار زیادی صرف تحقیق و توسعه در این زمینه میشود. یکی از بخش‌هایی که همیشه انگشت اتهام به سمتش نشانه می‌رود، صنایع خودروسازی است. از این‌رو خودروسازان می کوشند راهکارهایی را ارائه دهند تا میزان آلایندگی را در محصولات تولیدی خود کاهش دهند. البته حرکت به سمت تولید خودروهای هیبریدی و تمام برقی گام بسیار مهمی محسوب میشود، اما به‌دلیل وجود محدودیت‌هایی در این زمینه، شاید زمان زیادی لازم باشد تا استفاده از این فناوری همه‌گیر شود.
مکش، تراکم، انفجار و تخلیه گاز چهار عمل اصلی در موتورهای احتراقی محسوب می‌شوند. خودروسازان سال‌ها این دستورالعمل سنتی را حفظ کرده بودند و به‌سرعت محصولات خود را توسعه می‌دادند. اما مشکل از آنجا شروع شد که انباشت آلایندگی در اتمسفر زنگ خطر جدی را برای سلامت انسان‌ها به‌صدا درآورد. به‌همین دلیل، جنب و جوش اساسی خودروسازان برای کاهش مصرف سوخت و پایین آوردن سطح آلایندگی خودروها شروع شد. پیشرفت‌های خوبی تا به امروز حاصل شده و راهکارهای نوینی هم در دستور کار قرار گرفته‌اند که در آینده‌ای نزدیک شاهد استفاده در اکثر تولیدات جدید خواهیم بود. در ادامه به برخی از این موارد اشاره می‌کنیم.
غیرفعال‌سازی متغیر سیلندرها
اکثر فناوری‌های مرتبط با کاهش مصرف سوخت پیرامون به تعادل رساندن میزان قدرت و بازدهی در خودروها است، یعنی هرجا نیاز بود قدرت بالا تولید شود. تا به امروز یکی از ساده‌ترین روشهای مورد استفاده، غیرفعال کردن سیلندرهای خودرو در زمان غیر ضرور بود. اما حالا این فرآیند بهینه‌تر شده است. سیستم غیرفعال‌سازی پیشرفته سیلندر این امکان را ایجاد می‌کند تا بسته به شرایط رانندگی، تعدادی از سیلندرها به صورت متغیر و برای مدت زمان برنامه‌ریزی شده‌ای به اصطلاح خاموش شوند. ترکیب این مورد با سیستم جابه‌جایی متناوب سیلندرها باعث میشود خروجی یک پیشرانه با دقت بسیار بالایی تنظیم و درهرلحظه گوش به فرمان راننده باشد. این حالت منعطف به‌طور ویژه برای رانندگی شهری بسیار مناسب خواهد بود.
سوخت هیدروژنی
با پیشرفت‌های اخیر در وسایل نقلیه الکتریکی، به نظر می‌رسد فن آوری هیدروژنی کم کم از بین برود. اما مثل اینکه خودروسازان هنوز به‌طور کامل از آن قطع امید نکرده‌اند. موفقیت‌های اخیر در مورد روشهای پیشرفته ذخیره سازی هیدروژن، مثل مخازن با بازده حجمی بالا، باعث شده تا مدل‌های جدیدی با این فن‌آوری تولید شوند. به‌طور مثال مرسدس بنز پلاگین هیدروژنی شاسی بلند GLC را تولید کرده که درکنار بهره‌مندی از یک موتور برقی، قرار است بعنوان خودروی دوست‌دار محیط زیست در سال 2017 وارد بازار فروش شود. اگر این روند با موفقیت ادامه پیدا کند، درآینده شاهد عرضه خودروهایی با سطح آلایندگی نزدیک به صفر خواهیم بود.
پیشرانه بدون میل‌سوپاپ
در موتورهای با احتراق داخلی، حرکت تولید شده توسط میل‌لنگ باعث چرخش میل‌سوپاپ (میل‌بادامک) شده که این عمل خود باعث ادامه چرخش میل‌لنگ میشود. اما مشکل اینجاست که میل‌سوپاپ خود باعث اتلاف قدرت موتور شده و تا حدودی مصرف سوخت را بالا میبرد. برای حل این مسئله، خودروسازانی مثل کوئینگزگ پیشرانه‌هایی را تولید کرده‌اند که بدون میل‌سوپاپ کار می‌کنند. در واقع به جای یک سیستم مکانیکی، در این پیشرانه‌ها از فنرها و عملگرهای الکتریکی برای کنترل سوپاپ‌ها استفاده شده است. این سیستم علاوه بر کاهش بار موتور، اجازه می‌دهد تا کنترل کامپیوتری دقیق و مجزایی برای هر سوپاپ اعمال شود. در نتیجه این، مصرف سوخت در خودروهای مجهز به پیشرانه احتراقی کاهش می‌یابد.
توربوشارژر برقی
مثل اینکه میل‌سوپاپ تنها قطعه‌ای نیست که می‌تواند یک جایگزین الکتریکی داشته باشد، چون به‌زودی توربوشارژرها هم قرار است با نوع برقی جایگزین شوند. توربوشارژرها یکی از قطعات مورد علاقه خودروسازان در افزایش بهره‌وری خودروها محسوب می‌شوند چراکه با همان گازهای خروجی تولید شده و نه با نیروی اضافی دیگری، توان پیشرانه را افزایش می‌دهند. اما به زودی با استفاده از کمپرسورهای برقی، این روند هم بهینه‌تر خواهد شد. مزیت اصلی سوپرشارژر در مقایسه با توربوشارژر، عملکرد بدون تاخیر آن است چون با چرخش میل‌لنگ آن‌هم شروع به‌کار می‌کند اما مشکل اصلی، نیروی اضافی برای تامین کارکرد آن است. شرکت ولوو برای پیشرانه جدید تویین توربوی چهار سیلندر خود از توربوشارژرهای برقی استفاده کرده و قرار است این روند را برای محصولات جدید خود هم به‌کار گیرد.
افزایش مصنوعی نسبت تراکم
پیشرانه‌هایی که نسبت تراکم بالایی دارند، به‌ازای هر لیتر حجم، اسب بخار بیشتری را تولید می‌کنند اما اتلاف انرژی هم در آنها زیاد است. برای اینکه موتورهای با حجم پایین هم بتوانند بدون بالابردن میزان تزریق سوخت به داخل آنها، قدرت بالاتری را تولید کنند از نسبت تراکم متغیر برای آنها استفاده میشود. در مدل‌های اولیه، از اجزای مکانیکی برای تغییر جابه‌جایی در پیستون‌ها استفاده می‌شد اما به‌دلیل پیچیدگی بسیار بالا و گران‌قیمت بودن، کنار گذاشته شدند. اما حالا در یک پیشرانه می‌توان به صورت مصنوعی نسبت تراکم را تغییر داد. دراین حالت بوسیله بازی با سوپاپ‌ها، می‌توان هوای بیشتری را به داخل سیلندرها انتقال داد و سپس با بسته شدن سریع سوپاپ، هوا در سیلندر به دام افتاده و بدین طریق فشار آن افزایش می‌یابد. حالا اگر این سیستم در موتورهای بدون میل‌سوپاپ به‌کار گرفته شود، به‌خاطر کنترل دقیق برروی بازو بسته شدن سوپاپ‌ها، بهترین نتیجه حاصل میشود.
