Przegląd rozwiązań – Najnowsze trendy w technice

Downsizing
Trend, który w ostatnim czasie stał się prawdziwą religią w konstruowaniu silników. Downsizing to zmniejszanie pojemności skokowej i liczby cylindrów - co w prostej linii prowadzi do niższego zużycia paliwa - przy zachowaniu osiągów. Mniejsze jednostki wymagają doładowania, a króluje tzw. "miękkie" turbo, czyli z niedużymi ciśnieniami doładowania. Coraz szerzej jest też stosowany bezpośredni wtrysk benzyny, który pozwala zarówno na pracę silnika na ubogich mieszankach, jak i na podniesienie stopnia sprężania - wszystko w imię wyższej sprawności. Kolejny trend to praca jednostek przy wyższych temperaturach (kiedyś było 90 °C, dziś jest już 110 °C, będzie 130 °C), co pozwala o kilka procent (czyli bardzo dużo) zmniejszyć zużycie paliwa. Przy czym silnik pracuje "na gorąco" przy niskich i średnich obciążeniach, a kiedy jest potrzebna wyższa moc - w ciągu ok. 4 s jest schładzany do 80 °C. W jednostkach benzynowych dąży się też do wyeliminowania przepustnicy, która powoduje straty w napełnianiu cylindrów powietrzem, np. w BMW jej funkcje potrafi spełnić układ rozrządu. Z kolei silniki Diesla będą znosić coraz wyższe ciśnienia wtrysku, dąży się do 2400 atmosfer.

Aerodynamika
O współczynniku oporu powietrza słyszeli wszyscy, ale dopiero w ostatnich latach producenci zaczęli na dobre odkrywać aerodynamikę. Powód jest prosty - ma ona natychmiastowe i jednoznaczne przełożenie na osiągi oraz ekonomię. Przy niskich prędkościach można sobie nie zawracać nim głowy, ale od ok. 70-80 km/h opór powietrza zaczyna grać ważną rolę, by przy ok. 120 km/h przyćmić wszystkie inne opory ruchu. W aerodynamice wszystko jest ze sobą powiązane i ważny jest każdy detal - kształt i proporcje nadwozia, wloty powietrza, lusterka, koła i nadkola, podwozie, przepływ powietrza przez komorę silnika. Dopracowanie tych detali pozwala osiągnąć doskonałe wyniki, np. obecny Mercedes E może się pochwalić współczynnikiem oporu powietrza zaledwie 0,25. Coraz bardziej powszechne są też elementy aktywnej aerodynamiki, jak specjalne żaluzje za wlotami powietrza, samoczynnie zamykane - w zależności od zapotrzebowania na powietrze chłodzące.

Opony
W zasadzie powinny należeć do działki "oszczędzanie", ale opony mają tak fundamentalne znaczenie, że należy im się osobne miejsce. W tych czterech czarnych kawałkach gumy zawiera się potężny kawał samochodowej techniki. Cel numer jeden to zmniejszenie oporów toczenia, bo to oznacza niższe zużycie paliwa i niższy poziom emisji. Przy okazji dąży się też do zwiększenia żywotności oraz zredukowania hałasu generowanego przez opony podczas jazdy. Zmieniają się konstrukcja, bieżnik oraz mieszanki gumy, jednak nie kosztem parametrów takich jak przyczepność - w każdym razie nie w wypadku ogumienia czołowych producentów.

Poza tym, ponieważ z jednej strony koła współczesnych aut są coraz większe (i co za tym idzie cięższe), z drugiej zaś przebicie opony jest zdarzeniem rzadkim - coraz więcej producentów eliminuje ze swoich aut koło zapasowe. Coraz bardziej powszechny jest monitoring ciśnienia, zestawy naprawcze albo ogumienie typu run-flat.

Oszczędzanie energii
To kolejny obok downsizingu trend, który właściwie już stał się religią. Dotyczy wszystkiego, co na pokładzie auta zużywa energię, a mogłoby to robić w mniejszym stopniu albo - przynajmniej chwilami - nie robić wcale.

Stąd wzięły się systemy start/stop, stąd wzięło się odłączanie osprzętu silnika (np. alternatora), kiedy nie jest potrzebny albo zastępowanie osprzętu napędzanego mechanicznie od silnika przez napędzany elektrycznie (np. sprężarka klimatyzacji i pompa płynu chłodzącego). Dochodzi do tego oświetlenie wykorzystujące diody LED, a za chwilę z wyżyn Audi R8 zstąpią na ziemię reflektory wykonane w tej technologii, wykorzystujące mniej energii oraz bardziej żywotne niż lampy ksenonowe. Kolejny krok to wprowadzenie elektroniki do reflektorów, żeby zmniejszyć ich pobór mocy, kiedy silne oświetlenie nie jest potrzebne. Z kolei tam, gdzie elektronika nie może czegoś zrobić samoczynnie, bezwstydnie korzysta z rąk człowieka. Stąd wzięły się systemy typu "sufler", podpowiadające kiedy zmienić bieg albo nawet zamknąć okno (boczne lub dachowe), bo to grozi zwiększonym zużyciem paliwa. Na razie podpowiadają po dobroci.

Odzysk energii
Przestał już być domeną wyłącznie samochodów hybrydowych. Na celowniku znalazły się dwie największe straty energii - tej, która jest tracona przy hamowaniu oraz tej, która ulatuje z układu wydechowego jako ciepło. W pierwszym wypadku chodzi o to, że z punktu widzenia ekonomii jazdy hamowanie to jedno wielkie marnotrawstwo, w drugim zaś o to, że jakieś 30 procent energii zawartej w paliwie ucieka w kosmos ze spalinami.

Na masową skalę odzysk energii hamowania wprowadziło BMW (nawet do takich egzotycznych modeli jak M3), teraz po kolei robią to inni producenci. Podczas hamowania ładowany jest akumulator, dzięki czemu nie trzeba na to tracić kilowatów silnika (czyli paliwa). Natomiast nowością będzie odzysk energii ulatującej jako ciepło z układu wydechowego. W pewnym stopniu wykorzystuje to Toyota Prius, która w początkowej fazie po rozruchu swoimi osobistymi spalinami ogrzewa własny silnik. Jednak tuż za rogiem czai się wykorzystanie generatora termoelektrycznego, który będzie potrafi ł zamienić ciepło spalin na prąd, odciążając silnik. To kolejny kroczek do zmniejszenia zużycia paliwa.

Lżejsze konstrukcje
Czasy, kiedy każdy kolejny model był o 50, 100 albo więcej kg cięższy od poprzednika, mijają bezpowrotnie. Trend jest bardzo wyraźny i nie do odwrócenia. Powód? Kilogramy pożerają konie mechaniczne i paliwo.

Kuracje odchudzające dlatego na razie stosują premium. Na razie zahamować - nowe modele, które większe, lepiej wyposażone silniki, nie okazują poprzedników. Według BMW, nie stosowanie materiałów za wszelką cenę, lecz o umiejętne korzystanie z mieszanki różnych. A stara dobra stal, do tego stal o wysokiej wytrzymałości, aluminium, w przyszłości być może materiały kompozytowe. Najlepszym rozwiązaniem jest stosowanie tego materiału, który najlepiej się do danego celu nadaje. Technika idzie do przodu i za chwilę odchudzaniem zajmą się również masowi producenci.

Ostatnią ciekawostką jest akumulator litowo-jonowy zamiast klasycznego kwasowo-ołowiowego. Pozwala zaoszczędzić 10 kg, jest oferowany do Porsche 911 GT3 i GT3 RS, a dopłata wynosi ok. 2000 euro. Cóż, od czegoś trzeba zacząć.

Aktywne układy oświetleniowe
Reflektory adaptacyjne, aktywne, doświetlające - nazwa nie ma znaczenia. Każdy kto doświadczył skuteczności najprostszego systemu, czyli takiego, który doświetla zakręty wykorzystując światła przeciwmgielne, wie jak znakomite jest to rozwiązanie. Przydatne zarówno na górskiej serpentynie, jak i na wąskich osiedlowych uliczkach.

Chodzi tylko i aż o to, żeby poprawić widoczność, czyli także bezpieczeństwo. Poza doświetlaniem tego, co blisko przy aucie, dziś skrętne reflektory potrafi ą dwukrotnie wydłużyć oświetlany odcinek podczas jazdy w zakrętach. Potrafi ą też samoczynnie zmieniać rozkład światła na drodze - inaczej świecą przy jeździe spokojnej, inaczej przy dynamicznej, jeszcze inaczej w deszczu (aby ograniczyć zjawisko samooślepiania). Kiedy indziej same dbają o to, aby zasięg reflektorów był jak największy, ale by jednocześnie nie oślepiały nadjeżdżających z przeciwka. To wszystko wciąż kosztuje ekstra, ale z wyższych półek trafi a do zwykłych aut. Sporo na ten temat wiedzą np. Ople Insignia i Astra.

Systemy pre-safe
Oto prawdziwy high-tech w służbie człowieka - specjalny system, który wyczuwa nieuchronność wypadku i wykorzystuje ostatnie sekundy na to, by zwiększyć skuteczność elementów bezpieczeństwa. Koncepcję systemu Pre-Safe Mercedes zaprezentował już ponad 8 lat temu, do produkcji seryjnej trafi ł on pod skórą limuzyny klasy S, dziś wykorzystują go również inni producenci. Podczas awaryjnego hamowania, poślizgu, kombinacji tych dwóch albo innej sytuacji, którą system uzna za mogącą skończyć się wypadkiem, zostaje uruchomiony plan alarmowy - napinają się pasy, odpowiednio ustawiają siedzenia (oparcie do pionu, zagłówek na odpowiednią wysokość, przód siedziska nieco do góry), domykają się szyby i dach. Dzięki temu elementy bezpieczeństwa mogą być znacznie bardziej skuteczne, co ma odbicie w statystykach wypadków. Pre-Safe zdobył dla Mercedesa parę nagród. Im więcej takich systemów, tym lepiej.

Układy wspomagające
Statystyki wskazują, że zdecydowanie najczęstszą przyczyną wypadków są błędy człowieka za kółkiem. Dlatego tzw. asystentów kierowców będzie coraz więcej.

Są to systemy informujące o obecności innego pojazdu w martwym polu, ostrzegające przed niezamierzoną zmianą pasa ruchu, coraz doskonalsze tzw. aktywne tempomaty (które już potrafi ą nie tylko ostrzec przed zmniejszającą się gwałtownie odległością do poprzedzającego auta, ale również przyhamować albo całkowicie zatrzymać samochód). Inne układy odczytują znaki, na początek ograniczenia prędkości, i wyświetlają komunikat na desce rozdzielczej (ten system w Polsce nie działa, bo my jako jedyny kraj w Unii mamy niezestandaryzowane znaki; ręce opadają). Jeszcze inne wykrywają zmęczenie, bowiem zmęczony kierowca może być równie niebezpieczny jak kierowca pijany. Odbywa się to głównie poprzez obserwację zachowania, ale np. Lexus wykorzystuje kamerę bez przerwy obserwującą ruchy oczu. Jeśli system uzna, że coś jest nie tak, pojawia się sygnał ostrzegawczy (po ludzku: budzik). Wreszcie, oparte na podczerwieni systemy "night vision" pomagają dostrzec np. pieszych na długo, zanim ci pojawią się w świetle reflektorów.

Tekst: Roman Popkiewicz

zobacz galerię