Wiesz dokładnie, czego chcesz w swoim nowym samochodzie. Wybrałeś mocny silnik V8, energiczny czterocylindrowy, ekonomiczną hybrydę lub najnowocześniejszy samochód elektryczny, ale pozostaje jeszcze jedno ważne pytanie do rozważenia: do jakiego układu napędowego powinien być podłączony ten silnik? Napęd na tylne koła? Napęd na przednie koła? Napęd na wszystkie koła? 4X4? Niezależnie od tego, czy Twój samochód napędzany jest przez przednie, tylne koła, wszystkie cztery koła, czy coś pomiędzy, każdy system ma zalety i wady.
Na początek kilka podstaw: „układ napędowy” to połączenie silnika lub, w przypadku pojazdu elektrycznego („EV”), „silnika”, który napędza samochód, oraz przenoszenie, który wykorzystuje moc silnika do obracania kół i wprawiania samochodu w ruch. Silnik i skrzynia biegów to w rzeczywistości dwa oddzielne i bardzo różne układy mechaniczne, które są ściśle ze sobą powiązane. Razem tworzą Twój samochód układ napędowy, przez niektórych nazywany także „układem napędowym”.
Polecane filmy
Ten artykuł ma na celu dać ogólne pojęcie o tym, czego się spodziewać w przypadku każdej możliwej konfiguracji układu napędowego. Należy pamiętać, że poszczególne samochody mogą działać bardzo różnie w zależności od ich wyposażenia i tuningu. Zarówno Corvette, jak i Lincoln Town Car mają napęd na tylne koła, ale oczywiście nie zachowują się w ten sam sposób. Dlatego.
Moc, zdefiniowana
Każda konfiguracja układu napędowego, którą tutaj omówimy, przekazuje moc silnika na koła w inny sposób, ale jak dokładnie zmierzyć moc samochodu? Jeśli chodzi o samochody, moc jest zazwyczaj mierzona na dwa sposoby: moc (mierzona w jednostkach mocy) i moment obrotowy (mierzony w funtach-stopach).
I tak, moc ma pochodzenie od koni. To właściwie dowolna liczba, że wynalazca maszyny parowej, XVIII-wieczny szkocki inżynier James Watt, opracowany, gdy chciał porównać wydajność swojej maszyny z wydajnością koni pociągowych. Jest to odpowiednik 746 watów (jednostka miary nazwana na cześć tego samego człowieka) energii elektrycznej.
Moc jest formą energii. To właśnie napędza samochód po drodze i to sprawia, że możliwe heroiczne prędkości maksymalne. Jednak nie to tak naprawdę powoduje, że koła się obracają. Do tego potrzebne jest coś, co nazywa się „momentem obrotowym”.
Moment obrotowy to siła skręcająca; to ta sama siła, której używasz do otwierania słoika z marynatami lub odkręcania śruby. To także wprawia samochód w ruch po zatrzymaniu. Dlatego często można usłyszeć, jak mechanicy przechwalają się „niskim momentem obrotowym” swoich samochodów i dlatego pickupy mają tego mnóstwo: do szybkiego przyspieszania lub przemieszczania ciężkiego ładunku potrzebny jest moment obrotowy potrzebować.
Zatem zdolność samochodu do poruszania się opiera się zarówno na mocy, jak i momencie obrotowym, ale co z nim zrobisz, gdy już go zdobędziesz? To tutaj pojawia się układ napędowy.
Napęd na tylne koła: oryginalne rozwiązanie
Ford Model T miał silnik z przodu, a układ napędowy obracał koła z tyłu. W tamtym czasie większość samochodów, które poszły w ich ślady, nie bez powodu, zrobiła to samo. „Napęd na tylne koła” to najprostszy sposób pakowania układu napędowego samochodu, ponieważ elementy, które go tworzą System przenoszenia mocy silnika na koła można rozłożyć na całej długości samochodu spód. To także najlepsza podstawa doskonałego prowadzenia. Choć brzmi to całkiem nieźle, te same zalety mogą być również wadami.
Zacznijmy od pozytywów: napędzanie tylnych kół sprawia, że przednie koła zajmują się kierowaniem i większością hamowania. Zwrócenie się do przednich kół, aby również poruszały samochodem – aby wykonały wszystkie trzy – może być bardzo trudne, szczególnie w samochodach o dużej mocy. Dlatego napęd na tylne koła jest zwykle ulubionym systemem samochodów sportowych i ich kierowców.
Taki podział pracy pomiędzy przednimi i tylnymi kołami sprawia, że jazda staje się przyjemniejsza. W bardzo mocnych samochodach z napędem na tylne koła profesjonalny kierowca może faktycznie użyć pedału gazu, aby pomóc w pokonywaniu zakrętu, lekko obracając tylne koła! Nazywa się to „kierowaniem tyłem” samochodu. Ostrożnie modulując moc za pomocą pedału gazu, wpływa się na przyczepność tylnych kół, umożliwiając lekkie obrócenie samochodu w zakręcie. Nazywa się to „nadsterownością” i na tym właśnie polega magia „driftowania” i całego zadymionego ślizgania się podczas hollywoodzkich pościgów samochodowych. Ale nie próbuj tego w domu.
Możliwość zmniejszenia przyczepności kół może stanowić pewien problem, jeśli nie jesteś kierowcą kaskaderem w hollywoodzkim filmie. Ponieważ tylna oś samochodu jest mniej obciążona, samochody z napędem na tylne koła z natury mają mniejszą przyczepność niż inne (a tym samym możliwość buksowania kół). Oznacza to, że gdy drogi staną się śliskie, koła w układzie napędu na tył mogą łatwiej się obracać, a samochód może wymknąć się spod kontroli. Nowoczesne systemy bezpieczeństwa, takie jak kontrola trakcji, pomagają uniknąć tego problemu, ale jeśli chcesz nauczyć się tej zaawansowanej techniki jazdy, zapisz się na profesjonalny kurs nauki jazdy. Nieprawidłowe wykonanie może spowodować wypadek, kolizję lub coś gorszego.
Oczywiście mogłoby się wydawać, że umieszczenie silnika z tyłu, nad tylną osią, mogłoby rozwiązać ten problem z przyczepnością. Porsche robiło to od początku, a 911 jest powszechnie uważane za najlepszy na świecie wszechstronny samochód sportowy. Jest to także jedyny obecnie produkowany samochód głównego nurtu z silnikiem z tyłu, ponieważ taki układ powoduje problemy z prowadzeniem. Pamiętacie Chevroleta Corvair z lat 60.? Niezwykła dynamika prowadzenia, jaką zapewnia zamontowany z tyłu silnik, wywołała między innymi gniew Ralpha Nadera, który napisał książkę Niebezpieczne przy każdej prędkości i skazał Corvair. Jednak wiele osób – w tym wielu doświadczonych kierowców – uważało, że Nadar się mylił i dziś Corvair jest pożądanym klasycznym samochodem. Kto miał rację? W pewnym stopniu obaj byli. Jeśli zrobi się źle, samochód z silnikiem umieszczonym z tyłu może być trudny w prowadzeniu. Właściwe wykonanie, jak udowodniły Porsche i Volkswagen, może skutkować powstaniem samochodu, który będzie sprawiał przyjemność i był bezpieczny w prowadzeniu.
Z napędem na tylne koła wiążą się również pewne problemy z opakowaniem. Aby zapewnić wystarczający wał napędowy i tylny mechanizm różnicowy (mechanizm przekładniowy przenoszący moc z wału napędowego na koła). niezbędny jest wysoki tunel skrzyni biegów biegnący przez środek samochodu, który pochłania część wnętrza i bagażnika przestrzeń. Stąd bierze się garb pośrodku wnętrza samochodu z tylnym napędem.
Krótko mówiąc, napęd na tylne koła to najprzyjemniejsza, ale najmniej praktyczna metoda. Brak przyczepności może utrudniać jazdę, jeśli mieszkasz w obszarze, w którym występuje dużo deszczu, śniegu lub lodu, ale większość samochodów najlepszych kierowców ma napęd na tył. Trudno polemizować z demonami prędkości, takimi jak Ferrari 458 Italia i BMW M5, które mają napęd na tylne koła.
Napęd na przednie koła: główny wybór
Ograniczenia napędu na tylne koła skłoniły producentów samochodów do poszukiwania alternatywy i opracowali najpopularniejszą obecnie konfigurację na rynku: napęd na przednie koła. Konfiguracja preferowana przez Hondę Civic i Toyotę Camry jest przeciwieństwem napędu na tylne koła i to nie tylko w oczywisty sposób. Podczas gdy napęd na tył zapewnia przyjemność z jazdy wieloma samochodami wyczynowymi kosztem praktyczności, napęd na przód stawia na pierwszym miejscu praktyczność, a przyjemność na drugim miejscu.
Oczywistą zaletą napędu na przednie koła jest lepsza przyczepność: ponieważ silnik jest umieszczony nad napędzanymi kołami, większy ciężar spycha je na drogę. Dzięki temu samochody z przednim napędem są łatwiejsze w prowadzeniu zimą lub na śliskiej nawierzchni.
Napęd na przednie koła jest również bardziej wyrozumiały. Jego charakterystyczną cechą prowadzenia jest podsterowność, czyli wrażenie, że przednie koła nie skręcają się, gdy samochód pokonuje zakręt. Kiedy większość ludzi czuje, że traci kontrolę nad samochodem, instynktownie zwalnia gaz i skręca. Ta odruchowa reakcja najlepiej sprawdza się w przypadku napędu na przednie koła, ale może spowodować poślizg w nadsterownym samochodzie z napędem na tylne koła.
Napędzanie przednich kół może być bezpieczniejsze, ale też mniej przyjemne. Zadanie przednich kół do kierowania, hamowania i kierowania to nie lada wyzwanie; ludzie nie są zbyt dobrzy w wielozadaniowości, samochody też nie. Mocne samochody z przednim napędem mają „sterowanie momentem obrotowym”, w którym koła są faktycznie ciągnięte w różnych kierunkach przez moc silnika w miarę przyspieszania samochodu. To zdecydowanie nie jest zabawne i dlatego większość sportowych samochodów z napędem na przednie koła to małe, umiarkowanie mocne hatchbacki, takie jak Ford Focus ST, Mazdaspeed3 i Volkswagen GTI.
W końcu napęd na przednie koła to bardziej kwestia opakowania niż wydajności. Większość samochodów z napędem na przednie koła ma „skrzynię biegów”, która łączy skrzynię biegów i przednią oś w jedną całość (stąd nazwa), ale działa tak samo jak normalny układ napędu na tylne koła. Oprócz tego, że jest bardziej zwarta niż oddzielna skrzynia biegów i oś, skrzynia biegów umożliwia także zamontowanie silników w samochodach z napędem na przód, bokiem. Pozwala to na zmniejszenie komory silnika, pozostawiając więcej miejsca w kabinie pasażerskiej. Brak tunelu skrzyni biegów i tylnego mechanizmu różnicowego zwiększa również przestrzeń wewnątrz i w bagażniku – pośrodku wnętrza samochodu nie ma garbu.
Napęd na wszystkie koła: to, co najlepsze z obu światów?
Napędzanie tylko dwóch kół, czy to z przodu, czy z tyłu, ma wyraźnie ograniczenia i ma swoje zalety. A co z zasilaniem wszystkich czterech?
Można to zrobić na więcej niż jeden sposób. Producenci samochodów na ogół nazywają „napęd na cztery koła” i „napęd na wszystkie koła” różnymi pojęciami i tak naprawdę istnieją dwa różne systemy. Pierwszy i autorski system napędu na cztery koła, powszechnie znany jako „4X4”, polega na przekierowaniu mocy ze skrzyni biegów zarówno na koła tylne, jak i przednie za pośrednictwem urządzenia mechanicznego zwanego „skrzynią rozdzielczą”. Jest to system preferowany w przypadku pojazdów terenowych, takich jak Jeepy, które zwykle są wyposażone w napęd „4×4”. piktogramy. To właśnie o tym ludzie zwykle mówią, używając wyrażenia „napęd na cztery koła”.
Z siedzenia kierowcy pojazdy z napędem na cztery koła sprawiają wrażenie zdecydowanie oldschoolowych. Większość pojazdów z napędem 4X4 wymaga od kierowcy ręcznej zmiany napędu na cztery koła za pomocą dźwigni zamontowanej obok dźwigni zmiany biegów, a w luksusowych pojazdach terenowych należy nacisnąć specjalny przycisk. W większości przypadków pojazdy z napędem 4X4 do poruszania się korzystają wyłącznie z napędu na dwa koła, dopóki sytuacja nie stanie się trudna. Ponieważ są przeznaczone głównie do jazdy terenowej, pojazdy 4×4 również korzystają z niskich przełożeń, aby poprawić przyczepność i zarządzać nią. Jeśli kiedykolwiek jeździłeś na rowerze górskim po zróżnicowanym terenie, wiesz, że możliwość zmiany biegów może naprawdę ułatwić pracę. To samo dotyczy pojazdów z napędem 4x4: ich niskie przełożenie może ograniczać przyspieszenie i nudne prowadzenie, ale są też w stanie pokonywać przeszkody, które utknęłyby w martwym punkcie pojazdów bez układu 4X4.
Po wyjściu z nierównego terenu większość pojazdów z napędem 4X4 może ponownie przełączyć się na napęd na dwa koła i normalnie jeździć. Oto akcja 4X4 w Jeepie i Range Roverze:
Drugą i bardziej popularną opcją jest odmiana napędu na cztery koła sterowana elektronicznie, potocznie nazywana „napędem na wszystkie koła” lub AWD. Ponownie, skrzynia biegów napędza przednie koła, a drugi wał wyjściowy przekazuje moc na tylne koła. Ponieważ nie wymaga nisko zawieszonego przedniego mechanizmu różnicowego, jest to preferowana konfiguracja do samochodów drogowych i crossoverów, takich jak Subaru Forester.
Sterowany komputerowo układ napędu na wszystkie koła w nowych samochodach i SUV-ach pozwala na prowadzenie ich jak każdym innym samochodem: po prostu wsiadasz i jedziesz. Zwykle nie ma przycisków do pchania ani dźwigni do pociągania, układ AWD jest „włączony” przez cały czas. Komputery monitorują prędkość kół i mogą w trakcie jazdy przekazywać moc do kół, które mają największą przyczepność. W rezultacie samochody osobowe i SUV-y z napędem na wszystkie koła radzą sobie na drodze bardziej podobnie do swoich odpowiedników z napędem na dwa koła. Inżynierowie mogą zmieniać rozdział mocy między przodem a tyłem, zapewniając różne charakterystyki w różnych sytuacjach na drodze. Jazda po otwartej drodze może sprzyjać większej mocy przekazywanej na przednie koła, co ułatwia jazdę i zapewnia lepsze zużycie paliwa Podczas jazdy po śniegu wszystkie koła będą pracować, aby utrzymać przyczepność, a wszystko to bez konieczności wprowadzania jakichkolwiek zmian przez układ kierowniczy kierowca. Różne samochody korzystają z systemów AWD na różne sposoby. Rodzinny crossover SUV mógłby bez problemu przenieść większość swojej mocy na przednie koła, ale… supersamochodach, takich jak Audi R8 czy Lamborghini Gallardo, większa moc przekazywana na tylne koła oznacza lepsze rezultaty przyśpieszenie. Jest to elastyczny typ systemu.
Czy napęd na wszystkie koła ma jakieś wady? Układy napędu na wszystkie koła zwiększają wagę i złożoność samochodu, a silnik musi pracować ciężej, aby w razie potrzeby skręcić wszystkimi czterema kołami. Oznacza to, że zużycie paliwa spada, a ceny bazowe samochodów z napędem na wszystkie koła, które są wyposażone w tę opcję, są wyższe niż w przypadku wersji z napędem na dwa koła. Kupujący muszą także znaleźć na rynku odpowiedni rodzaj samochodu: poza SUV-ami, niektórymi luksusowymi sedanami i większością Subaru, wybór również jest ograniczony, ale możesz być zaskoczony, widząc jakie samochody możesz teraz kup AWD.
Ale czekaj, jest więcej.
Silniki elektryczne i bardziej uproszczone podejście
Hybrydy i pojazdy elektryczne (EV) wprowadzają na rynek nowy typ napędu na wszystkie koła: mogą wykorzystywać silniki elektryczne do bezpośredniego napędzania poszczególnych kół w samym kole, nie są wymagane żadne wały napędowe, skrzynie rozdzielcze ani skomplikowane skrzynie biegów.
The Napęd elektryczny Mercedes-Benz SLS AMG to zasilana akumulatorowo wersja topowego samochodu sportowego Mercedesa. Zastępuje w wersji benzynowej pojedynczy silnik V8 i konwencjonalny układ napędowy czterema silnikami elektrycznymi. Nie tylko zapewniają temu zelektryfikowanemu samochodowi sportowemu równowagę i przyczepność charakterystyczną dla napędu na wszystkie koła, czyli czterech kół w kołach silniki można również wykorzystać do hamowania poszczególnych kół w zakrętach, wciągając samochód w odpowiednie pokonywanie zakrętów linia. Oto film przedstawiający SLS AMG EV w akcji pokazując, co jest możliwe dzięki silnikom elektrycznym w każdym kole.
Rozwiązanie wielosilnikowe może również dobrze sprawdzić się w przypadku samochodu hybrydowego. The Porsche 918 Spyder to zdecydowanie najbardziej odlotowa hybryda typu plug-in, jaką kiedykolwiek wyprodukowano, wykorzystująca dwa silniki elektryczne; jeden napędza przednie koła, a drugi jest przymocowany do 4,6-litrowego silnika V8 z tyłu samochodu. Silniki elektryczne są sterowane komputerowo i umożliwiają także jazdę samochodem wyłącznie na napędzie elektrycznym, co zapewnia 918 niesamowity przebieg na benzynie jak na samochód o tak wysokich osiągach. Nadchodzący Acura NSX (poniżej) wykorzystuje trzy silniki: po jednym na każde przednie koło i jeden łączący tylne koła z 3,5-litrowym silnikiem benzynowym V6. Przyszłość jest szeroko otwarta, jeśli chodzi o to, na ile sposobów można wykorzystać silniki elektryczne w samochodach.
W popularnych Samochód elektryczny Tesla Model Spomiędzy tylnymi kołami umieszczono pojedynczy silnik elektryczny wielkości arbuza. Ponieważ silniki elektryczne wytwarzają moc w znacznie większym zakresie niż silniki benzynowe, większość samochodów elektrycznych nie ma zwykłej skrzyni biegów. Oznacza to, że nie ma konieczności zmiany biegów, ponieważ silnik elektryczny jest połączony z kołami napędowymi niemal bezpośrednio, za pomocą być może prostej przekładni redukcyjnej pomiędzy silnikiem a kołem. Aby jechać szybko, silnik elektryczny po prostu obraca się szybciej, nie jest wymagana żadna dodatkowa przekładnia. Możliwość produkcji samochodów bez skomplikowanej skrzyni biegów zmniejsza wagę, koszty i złożoność producentów samochodów, a także zapewnia bardzo cichą i płynną jazdę, coś, co jest znane w większości samochodów elektrycznych Do. Układ napędowy większości samochodów elektrycznych jest naprawdę bardzo prosty w porównaniu z samochodami napędzanymi gazem i może prowadzić do zwiększenia niezawodności i zmniejszenia kosztów napraw dla właścicieli.
Nasuwa się pytanie: przy tak wielu silnikach upchniętych w jednym pojeździe, jak obliczyć moc samochodu hybrydowego lub elektrycznego? Najłatwiej jest dodać moc silnika i każdego z silników elektrycznych; producenci samochodów nazywają to „całkowitą mocą systemu”. Weźmy wspomniane powyżej Porsche 918 Spyder: to benzyna Silnik wytwarza 608 KM, przedni silnik elektryczny wytwarza 127 KM, a tylny silnik wytwarza 154 KM. Daje to w sumie niesamowite 887 KM!
Oczywiście moc wyjściową silników elektrycznych mierzy się zwykle w kilowatach (kW), a nie w koniach mechanicznych. Jak przeliczyć kilowaty na moc? Wystarczy pomnożyć liczbę kilowatów przez 1,341 (tj.: 100 kW x 1,341 = 134 konie mechaniczne).
Należy również zauważyć, że w pojazdach hybrydowych silniki elektryczne mogą dostarczać energię tylko wtedy, gdy ich akumulatory są naładowane, więc cała ta moc może nie być dostępna przez cały czas. Hybrydy często mają różne tryby jazdy, w których priorytetem jest jazda w pełni elektryczna, oszczędność paliwa lub osiągi poprzez zmianę kombinacji benzyny i mocy elektrycznej dostarczanej do kół. Systemy te różnią się w zależności od modelu.
Jeśli masz pytanie dotyczące układów napędowych, daj nam znać w komentarzach.
