Auta na trudne warunki

Kiedyś to były wyzwania! Posiadacze samochodów z napędem na tylne koła musieli posiąść sztukę opanowania poślizgu, by bezpiecznie jeździć swoimi autami zimą. Szczególnie, gdy pod maską samochodu pracował silnik o mocy większej niż ten z naszego rodzimego Poloneza. Gdy koni było dużo, a nawierzchnia niezbyt przyczepna, poślizg był niemal pewny, zaś na pomoc elektroniki nie można było liczyć.

W dzisiejszych czasach coraz większa liczba modeli dysponuje napędem na cztery koła, a standardem – to zresztą obecnie wymóg prawa – są liczne systemy, które zapobiegają poślizgom – z ESP na czele. Można powiedzieć, że te technologie wręcz zrewolucjonizowały sposób, w jaki poruszamy się po drogach. Jazda samochodem stała się bezpieczniejsza. Ale i bez elektroniki można było myśleć o łatwiejszym i pewniejszym poruszaniu się w trudnych warunkach.

Na cztery koła

Bardzo dużym ułatwieniem okazał się napęd na cztery koła. W początkach motoryzacji samochody miały silnik umieszczony z tyłu, tuż przy kołach, na który przenoszono napęd. Moce silników nie były duże, więc niebezpieczeństwo utraty kontroli nad pojazdem było niewielkie. Dlatego nawet, gdy silnik przeniesiono na przód, to nadal napędzano tylne koła. Tak było łatwiej. Problem pojawił się jednak, gdy samochody stały się ważne dla wojska.

W największej skali nastąpiło to w trakcie drugiej wojny światowej, wcześniej bowiem pojazdy 4x4 były produkowane na małą skalę. Pierwszym masowo wytwarzanym modelem był wojskowy Willys MB, czyli protoplasta współczesnego Jeepa Wranglera. Niektórzy twierdzą, że ikoniczny wręcz Willys wygrał II wojnę światową. Na pewno jednak Willys spopularyzował napęd 4x4, a po zakończeniu wojny sprawił, że także cywile zaczęli się interesować samochodami z napędem na obie osie.

Entuzjaści motoryzacji doceniali zdolność taki pojazdów do pokonywania trudnego terenu oraz niezawodność w ekstremalnych warunkach. Nie może zatem dziwić, że w kolejnych latach poszczególne marki pokazywały swoje modele 4x4. Już pod koniec lat 40. brytyjski Land Rover wprowadził do sprzedaży model Series I – podobnie jak Jeepy, stał się on synonimem wszechstronności i niezawodności. Tak jest zresztą do dziś, bo Land Rover nadal ma w ofercie Defendera, który jest w prostej linii spadkobiercą pierwszego „landa”. Również w Japonii pojawił się słynny model 4x4 – już w latach 50. produkowano Toyotę Land Cruiser. Oczywiście początkowo pojazdy te budowano z myślą o wojsku oraz zastosowaniach przemysłowych – tam, gdzie mogły być problemy z dojazdem.

Z kolei w USA dużym powodzeniem cieszył się Ford Bronco – pokazany w latach 60. To model, który – choć przeznaczony do off-roadu – sprawdzał się też jako auto do codziennej eksploatacji. Co ciekawe, Bronco ma też swojego współczesnego następcę. Ford niedawno powrócił do produkcji tego kultowego przed laty modelu.

W Europie ważnym krokiem w popularyzacji napędu 4x4 była zaś prezentacja Audi Quattro w latach 80. To auto zbudowano po to, by bezpieczniej jeździć po utwardzonych drogach, nie zaś w terenie. Model ten cieszył się dużym powodzeniem i z czasem sprawił, że powstała nowa rodzina samochodów, które dzięki napędowi 4x4 mogły jeździć bezpieczniej.

Z pomocą technologii

Oczywiście na początku napęd na cztery koła był w stu procentach mechaniczny, oparty na odpowiednio zaprojektowanych przekładniach i mechanizmach różnicowych. Takie rozwiązanie, proste i skuteczne, miało jednak swoje wady: w niektórych sytuacjach napęd mógł zawieść, w innych wymuszał stosowanie określonych skomplikowanych praktyk (np. wyłączanie mechanizmów różnicowych w określony sposób). To wymagało wprawy i wiedzy. Elektronika sprawiła jednak, że jazda off-roadowa stała się bardziej przyjazna dla szerokiego grona kierowców.

Pierwszym krokiem było jednak wprowadzenie do aut pierwszych systemów elektronicznych, o wiele prostszych niż zarządzanie napędem 4x4. Już w latach 80. pojawił się ABS, czyli system zapobiegający blokowaniu się kół w trakcie hamowania – bezcenny na śliskiej nawierzchni. Wbrew pozorom nie skraca on drogi hamowania, lecz umożliwia kierowanie samochodem po naciśnięciu pedału hamulca. I przy okazji, we współczesnym wydaniu, zbiera sporo danych potrzebnych napędowi 4x4.

Jeszcze bardziej rozbudowanym systemem jest TCS – wprowadzono go w latach 90. W tym przypadku elektronika dba, by koła nie buksowały w trakcie przyspieszania na śliskiej nawierzchni. Gdy system wykryje, że koło traci przyczepność, od razu zmniejsza moment obrotowy silnika. Dzięki temu zapobiega niepotrzebnemu poślizgowi. Oba te systemy zdecydowanie poprawiły bezpieczeństwo jazdy na śliskiej drodze, a nawet na śniegu i lodzie.

Połączeniem i rozwinięciem tych systemów było zaś ESP – od wielu lat obowiązkowe we wszystkich samochodach sprzedawanych w Unii Europejskiej. To także wynalazek z lat 90., dzięki któremu elektronika automatycznie koryguje tor jazdy w sytuacji, gdy samochód zaczyna zbaczać z wyznaczonego kursu. ESP analizuje przede wszystkim prędkość obrotową kół, ale nie są to jedyne dane, które zbiera. Jego interwencja, zależnie od przyjętego rozwiązania, może zaś polegać na zmniejszeniu momentu obrotowego lub na odpowiednim hamowaniu kół – tak, by ustabilizować tor jazdy.

Ogromna ilość danych zbieranych przez dziesiątki czujników umieszczonych we współczesnych autach wykorzystywana jest także przez systemy sterowania napędami 4x4. Na pokładzie aut z napędem na obie osie mamy więc systemy, które zarządzają nim, automatycznie dostosowując parametry do warunków panujących na drodze. Nowoczesne samochody monitorują przyczepność każdego z kół i natychmiast dostosowują moment obrotowy do aktualnych potrzeb. Dzięki termu starają się dać maksymalną przyczepność i kontrolę na śniegu, błocie, a nawet na lodzie. Oczywiście praw fizyk nie da się ominąć, i gdy na litym lodzie próbujemy jechać autem ze zwykłymi oponami, nawet zimowymi, to nie zdziałamy zbyt wiele. W takich warunkach potrzebne są opony z kolcami.

Komputery przejmują kontrolę

Współczesne systemy elektroniczne funkcjonują nie tylko reagując na zjawiska, które zachodzą w trakcie jazdy, lecz również podejmują działania proaktywne, które mają zapobiec niebezpieczeństwom. Mało tego, w sytuacji krytycznej mogą przejąć kontrolę nad pojazdem. Przykładowo, radarowe czujniki odległości mogą rozpocząć hamowanie i doprowadzić je do końca, gdy kierowca nie zareaguje na czas.

W jesienno-zimowych warunkach może się przecież zdarzyć, że na słabo oświetlonej drodze nie zauważymy źle zaparkowanego pojazdu. Radar go wyszuka, a komputer poda odpowiednie ostrzeżenie, a gdy trzeba – zareaguje. Kolejne systemy wspomagające kierowcę pomogą utrzymać pas ruchu albo zmniejszą prędkość przed spodziewanym zakrętem. Pierwsze z tych udogodnień zimą bywa jednak zawodne: w trudnych warunkach pasy bywają ledwo widoczne, a kamery mogą nie widzieć drogi przez brudne szkła. Cóż, wtedy trzeba polegać na swoich umiejętnościach.

Elektryczna ewolucja

Duży udział w rozwoju technologii, które ułatwiają prowadzenie samochodów w trudnych warunkach ma też postępująca od wielu lat elektryfikacja. I nie chodzi tu jedynie o samochody tylko na prąd, lecz również o hybrydy. W coraz większej liczbie modeli, szczególnie w SUV-ach, mamy napęd hybrydowy 4x4, który przednie koła napędza za pomocą silnika spalinowego (nierzadko razem z niewielkim silnikiem na prąd), a przy tylnych kołach zamontowany jest jedynie motor elektryczny. Kiedyś rozwiązanie to oceniano jako mało efektywne w terenie, dziś jednak stosuje się większe baterie, mocniejsze silniki na prąd, które pozwalają przenieść na tylną oś odpowiedni moment obrotowy, gdy zajdzie taka potrzeba.

Oczywiście o tym, jak zarządzać napędem decyduje elektronika. To komputer w odpowiednim momencie uruchomi silnik elektryczny w taki sposób, by zapewnić maksymalną przyczepność albo zapobiec poślizgowi lub utracie kontroli nad pojazdem. Silnik elektryczny nad spalinowym ma tę przewagę, że odpowiedniej siły napędowej dostarcza natychmiast. Rekcja na zmieniające się warunki może być zatem błyskawiczna i dzięki temu bardziej skuteczna. To zaleta zarówno na śliskim asfalcie, jak i na bezdrożach.

Jednak jeszcze większe możliwości kontroli nad napędem mają samochody elektryczne. Szczególnie te, w których zastosowano po jednym silniku przy każdej osi lub wręcz – tak też czasem bywa – przy każdym kole. Dzięki temu zyskujemy praktycznie nieograniczone możliwości regulowania momentu napędowego, który przekazywany jest na cztery koła. Wszystko dzieje się przy tym bez ingerencji kierowcy, bo decyzje podejmuje komputer, pobierając dane z setek czujników.

Czy to skuteczne rozwiązanie? Owszem. Na śliskiej drodze elektryczne samochody, wspomagane nowoczesnymi technologiami, zachowują się bardzo stabilnie, mimo że bez elektroniki byłyby w prowadzeniu nawet trudniejsze niż mocne, spalinowe samochody z napędem na tył. Takie jak choćby wczesne wersje BMW M3. Silnik elektryczny zapewnia dużą dawkę momentu napędowego od wciśnięcia gazu, a to sprzyja poślizgom.

Dowodem na sprawność elektrycznego napędu w terenie są też pierwsze samochody do off-roadu z w pełni elektrycznym napędem. Takie jak choćby Mercedes klasy G, który w wersji spalinowej uznawany jest za jedno z najlepszych aut terenowych, co zresztą potwierdzają liczne wojskowe zamówienia na ten model. Elektryczny wariant również oceniany jest wysoko, choć oczywiście jazda w bardzo trudnym terenie sprawia, że zużycie prądu jest ogromne, a zasięg takiego wozu drastycznie spada. Cóż, elektryczne samochody nadal potrzebują zdecydowanie lepszego źródła prądu niż obecnie stosowane baterie.