אתה יודע בדיוק מה אתה רוצה במכונית החדשה שלך. בחרת במנוע V8 חזק, ארבעה צילינדרים מרעננים, היברידית חסכונית או מכונית חשמלית חדשנית, אבל יש עוד שאלה חשובה שצריך לשקול: לאיזה סוג של מערכת הנעה צריך לחבר את המנוע הזה? הנעה אחורית? הנעה קידמית? ארבע על ארבע? 4X4? בין אם המכונית שלך מונעת על ידי הגלגלים הקדמיים, הגלגלים האחוריים, כל ארבעת הגלגלים או משהו באמצע, יש יתרונות וחסרונות לכל מערכת.
ראשית, כמה יסודות: "הרכבת הנעה" היא השילוב של המנוע, או במקרה של רכב חשמלי ("EV"), "מנוע", המניע את המכונית, ו- הפצה, שמשתמש בכוח המנוע כדי לסובב את הגלגלים ולהכניס את המכונית לתנועה. המנוע ותיבת ההילוכים הם למעשה שתי מערכות מכניות נפרדות ושונות מאוד שמזוהות באופן הדוק. יחד הם מהווים את המכונית שלך מערכת הנעה, המכונה גם על ידי חלק מהאנשים כ"תחנת כוח".
סרטונים מומלצים
מאמר זה נועד לתת לך מושג כללי למה לצפות עם כל תצורת מערכת הנעה אפשרית. שים לב שמכוניות בודדות יכולות לבצע ביצועים שונים מאוד בהתאם לאופן הציוד והמכוונן שלהן. קורבט ומכונית לינקולן טאון הן שניהם הנעה אחורית, אבל ברור שהן לא פועלות באותה צורה. הנה למה.
כוח, מוגדר
כל תצורת מערכת הנעה שבה נדון כאן שולחת את כוח המנוע לגלגלים בצורה שונה, אבל איך בדיוק מודדים את ההספק של המכונית? כשמדובר במכוניות, הספק נמדד בדרך כלל בשתי דרכים: כוח סוס (נמדד ביחידות כוח סוס) ומומנט (נמדד בפאונד-רגל).
וכן, לכוחות סוס יש מקור של סוסים. זוהי למעשה דמות שרירותית שממציא מנוע הקיטור, המהנדס הסקוטי מהמאה ה-18 ג'יימס וואט, הגה כאשר רצה להשוות את התפוקה של המכונה שלו לזה של סוסי הטיוטה. זה שווה ערך ל-746 וואט (יחידת מדידה על שמו של אותו בחור) של אנרגיה חשמלית.
כוח סוס הוא סוג של אנרגיה. זה מה שמניע מכונית במורד הכביש, ומה שעושה את אלה מהירויות שיא הרואיות אפשריות. עם זאת, זה לא מה שבאמת גורם לגלגלים להסתובב. בשביל זה אתה צריך משהו שנקרא "מומנט".
מומנט הוא כוח מתפתל; זה אותו כוח שבו אתה משתמש כדי לפתוח צנצנת חמוצים או לשחרר בורג. זה גם מה שמניע מכונית מעמידה. לכן תשמעו לעתים קרובות ראשי הילוכים מתרברבים ב"מומנט הנמוך" של המכוניות שלהם, וזו הסיבה בטנדרים יש כל כך הרבה מזה: כדי להאיץ במהירות או להניע מטען כבד, מומנט זה מה שאתה צוֹרֶך.
אז היכולת של מכונית לנוע מבוססת גם על כוח סוס וגם על מומנט, אבל מה עושים איתה ברגע שיש לך אותה? שם נכנסת מערכת ההנעה.
הנעה אחורית: הדרך המקורית קדימה
לפורד דגם T היה המנוע שלו מלפנים בעוד מערכת ההנעה סובבה את הגלגלים מאחור. באותה תקופה, רוב המכוניות שבאו אחריו עשו את אותו הדבר, עם סיבה טובה. "הנעה אחורית" היא הדרך הפשוטה ביותר לארוז את מערכת ההנעה של המכונית מכיוון שהרכיבים המרכיבים את מערכת המעבירה את כוח המנוע לגלגלים יכולה להתפזר לכל אורך המכונית הצד התחתון. זה גם הבסיס הטוב ביותר לטיפול מעולה. למרות שזה נשמע כמו עסקה די טובה, אותן מעלות יכולות להיות גם חסרונות.
נתחיל מהצדדים החיוביים: הפעלת הגלגלים האחוריים משאירה את הגלגלים הקדמיים להתמודד עם ההיגוי ורוב הבלימה. לבקש מהגלגלים הקדמיים להזיז גם את המכונית - לעשות את שלושתם - יכול להיות מאוד מסובך, במיוחד במכוניות חזקות. לפיכך, הנעה אחורית נוטה להיות המערכת המועדפת על מכוניות ספורט והנהגים שלהן.
חלוקת העבודה הזו בין הגלגלים הקדמיים והאחוריים הופכת את הנהיגה למהנה יותר. במכוניות חזקות מאוד עם הנעה אחורית, נהג מקצועי יכול למעשה להשתמש בדוושת הגז כדי לעזור לנווט בפינה על ידי סיבוב הגלגלים האחוריים מעט! זה ידוע בתור "היגוי עם החלק האחורי" של המכונית. אפנון זהיר של הכוח באמצעות דוושת הגז משפיע על המתיחה של הגלגלים האחוריים, ומאפשר למכונית להסתובב מעט בפינה. זה נקרא "היגוי יתר", וזה הקסם מאחורי "היסחפות" וכל ההחלקה המעושנת במרדפי מכוניות הוליוודיות. אבל אל תנסו את זה בבית.
היכולת להפחית את אחיזת הגלגלים יכולה להיות קצת בעיה אם אתה לא נהג פעלולים בסרט הוליוודי. מכיוון שיש פחות משקל בדרך כלל מעל הסרן האחורי של המכונית, למכוניות הנעה אחוריות יש מטבען פחות אחיזה מאחרות (ולכן היכולת לסובב את הגלגלים). כלומר כאשר הכבישים מחליקים, גלגלים במערכת הנעה אחורית יכולים להסתובב בקלות רבה יותר והמכונית יכולה להחליק ללא שליטה. מערכות בטיחות מודרניות כמו בקרת משיכה עוזרות להימנע מבעיה זו, אך אם ברצונך ללמוד את טכניקת הנהיגה המתקדמת הזו, קח שיעור נהיגה מקצועי. ביצוע לא נכון עלול לגרום להתרסקות, התנגשות או גרוע מכך.
כמובן, זה אולי נראה כאילו הכנסת המנוע מאחור, מעל הסרן האחורי, יכולה לפתור את בעיית המתיחה הזו. פורשה עשתה את זה מההתחלה, וה-911 נחשבת כמכונית הספורט הכל-סביב הטובה בעולם. זוהי גם המכונית המיינסטרימית היחידה עם המנוע האחורי שנמצאת כעת בייצור, מכיוון שהפריסה הזו יוצרת בעיות טיפול משלה. זוכרים את שברולט קורווייר משנות ה-60? דינמיקת הטיפול יוצאת הדופן שנוצרה על ידי המנוע המותקן מאחור, בין היתר, עוררה את זעמו של ראלף נאדר, שכתב את הספר לא בטוח בכל מהירות וגזר את גורלו של הקורווייר. אבל אנשים רבים - כולל נהגים מיומנים רבים - הרגישו שנדאר טעה והיום הקורווייר היא מכונית קלאסית נחשקת. מי צדק? שניהם היו, במידה מסוימת. אם נעשה לא נכון, מכונית בעלת מנוע אחורי יכולה להיות קומץ לנהיגה. ביצוע נכון, כפי שהוכיחו פורשה ופולקסווגן, יכול להביא למכונית מהנה ובטוחה לנהיגה.
הנעה אחורית מגיעה גם עם כמה בעיות אריזה. כדי לתת לגל ההינע והדיפרנציאל האחורי (מנגנון הילוכים המעביר כוח מגל ההינע לגלגלים) מספיק מרווח, יש צורך במנהרת הילוכים גבוהה העוברת באמצע המכונית, והיא אוכלת מעט פנים ותא מטען מֶרחָב. מכאן מגיעה הדבשת הזו באמצע פנים המכונית עם הנעה אחורית.
בעצם, הנעה אחורית היא הדרך המהנה ביותר אך הפחות מעשית ללכת בה. חוסר אחיזה עלול להקשות על הנהיגה אם אתה גר באזור שיש בו הרבה גשם, שלג או קרח, אבל רוב המכוניות הטובות ביותר של הנהג הן הנעה אחורית. קשה להתווכח עם שדי מהירות כמו פרארי 458 איטליה וב.מ.וו M5, שניהם הנעה אחורית.
הנעה קדמית: הבחירה המרכזית
גבולות ההנעה האחורית הביאו את יצרניות הרכב לחפש אלטרנטיבה, והן הגיעו לתצורה הפופולרית ביותר בשוק כיום: הנעה קדמית. ההגדרה המועדפת על הונדה סיוויק וטויוטה קאמרי היא ההיפך מהנעה אחורית, ולא רק בצורה הברורה. בעוד שההנעה האחורית מציעה הנאה נהיגה למכוניות ביצועיות רבות על חשבון הפרקטיות, ההנעה הקדמית שמה את הפרקטיות במקום הראשון, והכיף במקום השני.
יתרון ברור של הנעה קדמית הוא אחיזה טובה יותר: מכיוון שהמנוע יושב מעל הגלגלים המונעים, יש יותר משקל שדוחף אותם למטה אל הכביש. זה הופך מכוניות עם הנעה קדמית לקלה יותר לנהיגה בחורף או בתנאים חלקים.
הנעה קדמית גם סלחנית יותר. תכונת הטיפול האופיינית לו היא תת היגוי, התחושה שהגלגלים הקדמיים לא מסתובבים כשמכונית עוברת פינה. כאשר רוב האנשים מרגישים שהם מאבדים שליטה על המכונית שלהם, הם באופן אינסטינקטיבי שחררו את הדלק והכוונו. תגובת הטלטלה הזו עובדת הכי טוב עם הנעה קדמית, אבל היא עלולה לגרום לסחרור במכונית עם הנעה אחורית עם היגוי יתר.
הפעלת הגלגלים הקדמיים אולי בטוחה יותר, אבל היא גם פחות מהנה. לבקש מהגלגלים הקדמיים לבצע את הנהיגה, הבלימה וההיגוי היא משימה קשה; אנשים לא ממש טובים בריבוי משימות, וגם מכוניות לא. למכוניות עוצמתיות עם הנעה קדמית יש "היגוי מומנט", שבו הגלגלים למעשה נמשכים לכיוונים שונים על ידי כוח המנוע כשהמכונית מאיצה. זה בהחלט לא כיף, וזו הסיבה שרוב המכוניות הספורטיביות עם הנעה קדמית הן מכוניות האצ'בק קטנות ובעלות עוצמה בינונית כמו פורד פוקוס ST, מאזדספיד3 ופולקסווגן GTI.
הנעה קדמית היא, אחרי הכל, יותר על אריזה מאשר על ביצועים. לרוב המכוניות עם הנעה קדמית יש "טרנסקסל", המשלב את תיבת ההילוכים והציר הקדמי למקשה אחת (ומכאן השם), אך מתפקד כמו מערכת הנעה אחורית רגילה. בנוסף להיותו קומפקטי יותר מתיבה נפרדת וסרן, ציר העברה מאפשר גם למכוניות עם הנעה קדמית להתקין את המנועים הצידה. זה מאפשר תא מנוע קטן יותר, ומשאיר יותר מקום לתא הנוסעים. היעדר מנהרת הילוכים ודיפרנציאל אחורי מגדילים גם את מרווח הפנים ותא המטען - אין גבנון באמצע פנים המכונית.
הנעה לכל הגלגלים: הטוב משני העולמות?
להפעלת שני גלגלים בלבד, בין אם מלפנים או מאחור, יש בבירור מגבלות יחד עם היתרונות שלהם. אז מה לגבי הפעלת כל הארבעה?
יש יותר מדרך אחת לעשות זאת. יצרניות רכב מתייחסות בדרך כלל ל"הנעה ארבע גלגלים" ול"הנעה לכל הגלגלים" כאל דברים שונים, ולמעשה קיימות שתי מערכות שונות. המערכת הראשונה והמקורית, הנעה ארבע גלגלים, הידועה בכינויה "4X4", כוללת הפניית כוח מתיבה הן לגלגלים האחוריים והן לגלגלים הקדמיים. באמצעות מכשיר מכני הנקרא "תיק העברה". זוהי המערכת המועדפת לרכבי שטח, כמו ג'יפים, מהסוג שמגיע בדרך כלל עם "4×4" מדבקות. על זה אנשים מדברים בדרך כלל כשהם משתמשים בביטוי "הנעה ארבע גלגלים".
ממושב הנהג, רכבים בעלי הנעה ארבע גלגלים מרגישים בית ספר עתיק בהחלט. רוב כלי הרכב התומכים ב-4X4 דורשים מהנהגים לעבור להנעת ארבע גלגלים ידנית עם ידית המותקנת ליד ההילוך, או ברכבי שטח יוקרתיים, יש כפתור מיוחד ללחוץ עליו. רוב הזמן, כלי רכב עם מערכת 4X4 משתמשים רק בהנעה דו-גלגלית כדי להתנייד, עד שהמצב נעשה קשה. מכיוון שהם מיועדים בעיקר לנהיגת שטח, רכבי 4×4 מסתמכים גם על הילוך נמוך כדי לשפר ולנהל את האחיזה. אם אי פעם רכבת על אופני הרים על פני שטח משתנה, אתה יודע שהיכולת להחליף הילוכים באמת יכולה להקל על הדברים. זו אותה עסקה עם רכבי 4X4: ההילוך הנמוך שלהם יכול להגביל תאוצה וטיפול משעמם, אבל הם גם מסוגלים להתגבר על מכשולים שיתקעו כלי רכב ללא מערכת 4X4.
לאחר שיצאו מהשטח הקשה, רוב כלי הרכב עם יכולת 4X4 יכולים לעבור חזרה להנעה דו-גלגלית ולהיות נהיגה רגילה. הנה קצת אקשן 4X4 בג'יפ וריינג' רובר:
האפשרות השנייה והפופולרית יותר היא וריאציה של הנעה ארבע גלגלית המנוהלת על ידי אלקטרוניקה המכונה בדרך כלל "הנעה לכל הגלגלים" או AWD. שוב, ציר הילוכים מפעיל את הגלגלים הקדמיים עם פיר פלט שני שולח כוח לגלגלים האחוריים. מכיוון שהוא אינו מצריך דיפרנציאל קדמי תלוי נמוך, זוהי ההגדרה המועדפת למכוניות נוסעות כביש וקרוסאוברים כמו סובארו פורסטר.
מערכות ההנעה לכל הגלגלים הנשלטות על ידי מחשב במכוניות ורכבי שטח חדשים מאפשרות לנהוג בהן כמו בכל מכונית אחרת: אתה פשוט נכנס והולך. בדרך כלל אין כפתורים ללחיצה או מנופים למשוך, מערכת ה-AWD "פועלת" כל הזמן. מחשבים עוקבים אחר מהירויות גלגלים ויכולים לשלוח כוח לגלגלים שיש להם הכי הרבה אחיזה בזמן. כתוצאה מכך, מכוניות ורכבי שטח עם הנעה לכל הגלגלים נוטים להתמודד יותר כמו מקביליהם הדו-גלגליים על הכביש. המהנדסים יכולים לשנות את חלוקת הכוח מלפנים-אחור, ולספק מאפיינים שונים למצבי נהיגה שונים. נהיגה בכביש פתוח עשויה להעניק כוח רב יותר לגלגלים הקדמיים לשיוט קל וקילומטראז' גז טוב יותר בנהיגה בשלג כל הגלגלים יפעלו כדי לשמור על אחיזה, וכל זאת מבלי שיבוצעו שינויים על ידי ה- נהג. מכוניות שונות משתמשות במערכות AWD בדרכים שונות. ה-SUV הקרוסאובר המשפחתי עשוי להצליח לשלוח את רוב הכוח שלו לגלגלים הקדמיים, אבל בשביל מכוניות על כמו אאודי R8 או למבורגיני גלרדו, יותר כוח לגלגלים האחוריים מביא לשיפור תְאוּצָה. זוהי מערכת גמישה.
האם יש חסרונות של הנעה לכל הגלגלים? מערכות הנעה לכל הגלגלים אכן מוסיפות משקל ומורכבות לרכב, והמנוע צריך לעבוד קשה יותר כדי לסובב את כל ארבעת הגלגלים לפי הצורך. זה אומר שחסכון בדלק חוטף מכה, ומחירי הבסיס עבור גרסאות AWD של מכוניות שיש להן זאת כאופציה גבוהים יותר מגרסאות ההנעה הדו-גלגלית שלהן. הקונים צריכים גם למצוא את הסוג הנכון של מכוניות: מלבד רכבי שטח, כמה מכוניות סדאן יוקרתיות ובעיקר כל סובארו, גם האפשרויות מוגבלות אבל אולי תופתעו לראות איזה סוג של מכוניות אתה יכול עכשיו קבל עם AWD.
אבל רגע, יש עוד.
מנועים חשמליים וגישה פשוטה יותר
כלי רכב היברידיים וכלי רכב חשמליים (EV) מביאים לשוק סוג חדש של הנעה לכל הגלגלים: הם יכולים להשתמש במנועים חשמליים כדי להניע ישירות גלגלים בודדים בתוך הגלגל עצמו, אין צורך בגלי הינע, בתי העברה או תמסורות מסובכות.
ה מרצדס-בנץ SLS AMG Electric Drive היא גרסה המונעת על ידי סוללה של מכונית הספורט המובילה של מרצדס. הוא מחליף את מנוע ה-V8 היחיד של גרסת הבנזין ומערכת ההנעה הקונבנציונלית בארבעה מנועים חשמליים. לא רק שהם נותנים למכונית הספורט המחושמלת הזו את האיזון והאחיזה של הנעה לכל הגלגלים, ארבעת הגלגלים ניתן להשתמש במנועים גם כדי לבלום גלגלים בודדים בפינות, ולגרור את המכונית לכיוון המתאים קַו. הנה סרטון של SLS AMG EV בפעולה מראה מה אפשרי עם מנועים חשמליים בכל גלגל.
הגישה המרובה-מוטורית יכולה לעבוד היטב גם עם מכונית היברידית. ה פורשה 918 ספיידר הוא ללא ספק ההיברידית הפלאג-אין השערורייתית ביותר שנוצרה אי פעם, והיא משתמשת בשני מנועים חשמליים; אחד להנעת הגלגלים הקדמיים ואחר מחובר למנוע ה-4.6 ליטר V8 שלו בחלק האחורי של המכונית. המנועים החשמליים נשלטים על ידי מחשב ומאפשרים גם נסיעה במכונית אך ורק על חשמל, מה שמעניק ל-918 קילומטראז' גז מדהים למכונית בעלת ביצועים כה גבוהים. הקרוב אקורה NSX (להלן) משתמש בשלושה מנועים: אחד לכל גלגל קדמי, ואחד המשלב את הגלגלים האחוריים עם מנוע גז V6 בנפח 3.5 ליטר. העתיד פתוח לרווחה בכל הנוגע לכמה דרכים ניתן להשתמש במנועים חשמליים במכוניות.
בפופולרי מכונית חשמלית טסלה מודל S, מנוע חשמלי יחיד בגודל אבטיח ממוקם בין הגלגלים האחוריים. מכיוון שמנועים חשמליים מייצרים כוח בטווח הרבה יותר גדול ממנועי גז, לרוב המכוניות החשמליות אין תיבת הילוכים במובן הרגיל. כלומר, אין הילוכים להחליף כי המנוע החשמלי מחובר לגלגלי ההינע כמעט ישירות, עם אולי הילוך הפחתה פשוט בין המנוע לגלגל. כדי לנסוע מהר, המנוע החשמלי פשוט מסתובב מהר יותר, אין צורך בגיר נוסף. היכולת לייצר מכוניות ללא תיבת הילוכים מסובכת מפחיתה משקל, עלות ומורכבות עבור יצרני רכב ומביא גם לנסיעה שקטה וחלקה מאוד, דבר שרוב המכוניות החשמליות מוכרות ל. מערכת ההנעה ברוב המכוניות החשמליות היא באמת פשוטה מאוד בהשוואה למכוניות המונעות בגז ועלולה להוביל לאמינות משופרת ולהפחתת עלויות התיקון עבור הבעלים.
זה מעלה את השאלה: עם כל כך הרבה מנועים ומנועים דחוסים ברכב אחד, איך מבינים את כוח הסוס של מכונית היברידית או חשמלית? הדרך הקלה ביותר היא להוסיף את תפוקת המנוע וכל אחד מהמנועים החשמליים; יצרניות הרכב מכנות זאת "תפוקת מערכת כוללת". קח את הפורשה 918 ספיידר שהוזכר לעיל: זה בנזין המנוע מפיק 608 כ"ס, המנוע החשמלי הקדמי שלו מפיק 127 כ"ס, והמנוע האחורי שלו מפיק 154 כ"ס. זה מביא את הסכום הגדול ל-887 כ"ס מדהימים!
כמובן, תפוקת ההספק של מנועים חשמליים נמדדת בדרך כלל בקילווואט (kW), ולא בכוח סוס. איך ממירים קילוואט לכוחות סוס? כל שעליך לעשות הוא להכפיל את מספר הקילווואטים ב-1.341 (כלומר: 100kw x 1.341 = 134 כוחות סוס).
כמו כן, יש לציין כי בהיברידיות, המנועים החשמליים יכולים לספק כוח רק כאשר הסוללות שלהם טעונות, כך שכל הכוח הזה לא יהיה זמין בכל עת. לרוב יש להיברידיות מצבי נהיגה שונים המעניקים עדיפות לנהיגה חשמלית, חיסכון בדלק או ביצועים על ידי שינוי השילוב של בנזין וכוח חשמלי המוזן לגלגלים. מערכות אלו משתנות מדגם לדגם.
אם יש לך שאלה לגבי מערכות הנעה, ספר לנו בתגובות.
