Przód samochodu: Techniczny mikrokosmos

Przód auta ma pogodzić tyle fundamentalnych wymagań, że trudno wskazać, które jest najważniejsze. Musi na przykład zapewnić odpowiednią sztywność konstrukcji, która jest kluczowa dla współpracy z układem zawieszenia. Od współczesnych, wielowahaczowych, zaawansowanych zawieszeń wymaga się precyzji i przewidywalności parametrów zawsze i wszędzie (np. ściśle określonej zmiany zbieżności). Dlatego nadwozie musi być możliwie najbardziej sztywne, ale ponieważ jak by nie było sztywne i tak będzie się „giąć” (mówimy o dziesiątych częściach milimetra), ma to robić w przewidywalny sposób. Ta „praca” nadwozia jest zharmonizowana z zawieszeniem i ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia przewidywalnego i stabilnego zachowania samochodu.

Przód auta skrywa też jeden z najważniejszych elementów konstrukcyjnych we współczesnym samochodzie, jakim jest strefa kontrolowanego zgniotu. Oby nikt nigdy nie musiał z niej korzystać. Niestety, często musi. W trakcie wypadku, specjalnie zaprojektowane elementy ulegają zniszczeniu pochłaniając energię w procesie zaprogramowanego (nieprzypadkowego) zgniatania. W poważnych wypadkach zniszczeniu ma ulec jak największa część przodu, przyjmując siłę uderzenia na siebie, dzięki czemu mniejszym opóźnieniom będą poddani pasażerowie.

Przód ma spełnić tysiąc wymagań technicznych i dobrze wyglądać

Do konstrukcji elementów składających się na strefę zgniotu używa się specjalnej stali (o wysokiej lub bardzo wysokiej wytrzymałości), coraz częściej wykorzystuje się blachy o stopniowanym przekroju (jeden arkusz ma kilka różnych grubości), a w droższych autach dość powszechne są aluminium i materiały kompozytowe. Jednocześnie, po stosunkowo niedużych uderzeniach naprawa ma być możliwie prosta, szybka i mało kosztowna. To też jest brane pod uwagę.

W ostatnich latach coraz większy nacisk kładzie się na ochronę pieszych, czyli na poprawienie szans przeżycia człowieka w gwałtownym, bliskim spotkaniu z samochodem. Przód auta musi być pozbawiony ostrych krawędzi, a pomiędzy pokrywą silnika a tym, co pod nią twarde, powinna być wolna przestrzeń. Ważne są takie detale jak np. mocowanie reflektorów, które w razie czego mają się urywać i zapadać do środka, a nie rozbijać.

Wśród tych stref zgniotu – za miękkim przodem i nierozbijającymi się reflektorami – w większości współczesnych aut osobowych siedzi silnik z całym układem przeniesienia napędu. Położenie silnika i skrzyni biegów ma fundamentalne znaczenie dla rozkładu masy auta, czyli także dla zachowania na drodze i dla komfortu resorowania. Na dodatek wszystko musi być zamontowane w taki sposób, który zapewni dobre warunki do serwisu i napraw.

W Audi A4 przesunięcie przedniej osi o 80 mm dało same korzyści

Nietypowego, a ciekawego przykładu dostarcza tu Audi A4. Auto ma silnik umieszczony wzdłużnie, bo tak jest lepiej dla zrealizowania napędu czterech kół, ale w wielu wersjach napędzane są tylko koła przedniej osi. Audi dokonało wielkiej technicznej ekwilibrystyki, przesuwając przednią oś o 80 mm do przodu. Zyskały na tym rozkład masy i ochrona pieszych, więcej swobody mają też styliści (patrz ramka obok). Kolejna sprawa to aerodynamika.

Przy czym nie chodzi tylko o opływ powietrza z zewnątrz nadwozia, czyli o to, jak strumień zostanie skierowany w górę, na boki oraz ile powietrza i jak dostanie się pod samochód. Tak samo ważne jest co stanie się z powietrzem, jakie wpadnie do środka. To temat stosunkowo świeży, któremu dokładniej inżynierowie przyglądają się od kilkunastu lat. Dziś przepływ powietrza w komorze silnika to przedmiot oddzielnej dziedziny samochodowej wiedzy, ważnej z uwagi na osiągi i aerodynamiczne właściwości pojazdu.

Wloty i wyloty powietrza to efekt także wielu godzin pracy w tunelach aerodynamicznych. Współczesny samochód musi wykarmić powietrzem całe stado chłodnic. Oprócz samego układu chłodzenia silnika, mamy chłodnicę oleju silnikowego, niekiedy również chłodnicę oleju skrzyni biegów, chłodnicę recyrkulowanych spalin (standard np. w najnowszych turbodieslach), chłodnicę powietrza doładowującego (w silnikach z doładowaniem mechanicznym lub turbo) oraz chłodnicę (skraplacz) układu klimatyzacji. Każda wystawia dziób po powietrze i żadnej nie wolno pozostawić na głodzie. A na koniec, gorące powietrze w sposób zorganizowany trzeba wypuścić na zewnątrz.

Ogólnie, mniejsze dziury w osłonie chłodnicy i zderzaku są zawsze lepsze niż większe, dlatego – dotyczy to aut ze stosunkowo niedużymi silnikami – często to, co sugeruje, że jest wlotem, okazuje się atrapą. Niektórzy producenci zaczynają stosować specjalne klapy, które samoczynnie zasłaniają część wlotów, kiedy te nie są potrzebne (jest tak np. w BMW serii 1 coupé i w X6).

Ekstremalnym przykładem zapotrzebowania na powietrze jest Audi R8 V12 TDI – prototyp, ale w pełni sprawny, którym można wyjechać na tor i osiągnąć ponad 300 km/h. „Kiedy przyszli do nas inżynierowie mówiąc jaki wlot powietrza jest im potrzebny, nasza odpowiedź brzmiała: jak niby mamy zaprojektować samochód wokół takiej dziury?” – mówi szef stylistów Audi Stefan Sielaff. „Jeśli chodzi o przód, 12-cylindrowy R8 jest jednym wielkim wlotem powietrza. Dodatkowy otwór jest na dachu. Musieliśmy poszerzyć nadwozie i zaprojektować specjalne osłony podwozia, na wzór tych z wyścigów. To klasyczny przykład kiedy budowa przedmiotu wynika z jego funkcji”.

I wreszcie, dźwigający te wszystkie wymagania konstrukcyjne przód musi porządnie wyglądać. Twarz auta to obok proporcji nadwozia najważniejszy stylizacyjny element. Niektóre wymagania konstrukcyjne czy aerodynamiczne są na bakier z niezłym wyglądem, dlatego styliści mają pełne ręce roboty. Bo między tablicą rejestracyjną a przednią szybą ma być jeszcze atrakcyjnie.