Napęd 4x4 w samochodach sportowych - zastosowanie

Napęd 4x4 jest także spotykany w samochodach osobowych. Najczęściej stosuje się go w autach sportowych. Dlaczego tak się dzieje i czym charakteryzują się te rozwiązania?

Napęd 4x4 najczęściej możemy spotkać w samochodach osobowych sportowych, supersportowych i wyczynowych. Auta te dysponują bardzo dużą mocą i potrzebują napędu na obie osie do jej przeniesienia. Taki samochód znacznie sprawniej rusza z miejsca oraz szybciej przyspiesza przy niskich i średnich prędkościach oraz zapewnia lepszą przyczepność podczas przyspieszania na zakręcie.

O autorze...

Dariusz Wojdas - mgr inż. mechaniki o specjalności samochodowej, absolwent Politechniki Śląskiej, Politechniki Opolskiej i Wyższej Oficerskiej Szkoły Samochodowej. Od siedemnastu lat licencjonowany kierowca rajdowy, ekspert od samochodów sportowych, terenowych i z napędem 4x4 (cywilnych, sportowych, rajdowych i wojskowych).

Dlaczego w autach sportowych stosuje się napęd 4x4?

Mocny samochód osobowy z napędem tylko na przód (FWD - Front Wheel Drive) będzie gorzej ruszał na śliskiej nawierzchni oraz na wzniesieniu. Utrudnione będzie także gwałtowne ruszanie na suchej drodze. W takim samochodzie może także dojść do zjawiska pływania przedniej osi podczas przyspieszania (nawet na prostej), znoszenia na zakręcie (podsterowność) oraz szarpania kierownicą wywołanego przez różnice przyczepności dla kół napędzanych-kierowanych.

Samochody z napędem na przednią oś mają bezpieczną granicę maksymalnej mocy silnika , która zależy od ich masy. Związane jest z pojęciem wskaźnika dynamicznego (stosunkiem mocy do masy). Stosunek ten nie powinien przekraczać 175 KM/tonę, a więc:

• dla samochodów miejskich FWD bezpieczna moc max nie powinna przekraczać 150 KM,
• dla samochodów kompaktowych FWD i sportowych FWD bezpieczna moc max nie powinna przekraczać 220 KM.

Przekroczenie tego stosunku w samochodzie z napędem na przednią oś może być przyczyną dużej niestabilności auta oraz pogorszenia kierowalności, która nasila się wprost proporcjonalnie do zmniejszania się przyczepności (np.: mokra jezdnia, śnieg lub lód, zanieczyszczona jezdnia).

Duża moc samochodu powoduje, że wyczerpuje się zapas przyczepności poprzecznej kół kierowanych poprzez maksymalne wykorzystywanie przyczepności wzdłużnej. Z tego powodu napęd 4x4 jest wymagany nie tylko do polepszenia osiągów samochodu, ale także ze względu na bezpieczeństwo.

Sportowe kompakty 4x4

Są to samochody, które wyprodukowano na podstawie seryjnych nadwozi danego modelu takiego samochodu. Dysponują one silnikami benzynowymi o mocy 280 - 360 KM, które są umieszczone z przodu auta. Silniki te mogą być doładowane (pojemności od 2000 cm3 do 2500 cm3) lub wolnossące (od 2000 cm3 do 3000 cm3). Sportowe kompakty 4x4 charakteryzują się nadwoziem samonośnym o zwiększonej sztywności skrętnej i giętnej w porównaniu do swoich tradycyjnych odpowiedników. Posiadają co najmniej 4 miejsca w kabinie w dwóch rzędach siedzeń.

Sportowe samochody kompaktowe z napędem na cztery koła najczęściej wyposażone są w stały napęd realizowany za pomocą centralnego mechanizmu różnicowego (np. Subaru Impreza STi, Mitsubishi Lancer Evo). Na bazie tych aut buduje się rajdówki zaliczane do grupy N (w szczególności do klasy N4).

Samochody wyczynowe S2000 i WRC

Auta tego typu nie są produkowane seryjnie. Przypominają wyglądem „zwykłe” auta jedynie ze względów marketingowych. W salonie samochodowym nie kupimy przykładowo: Citroena C4/Xsara/DS3, Peugeota 207/307, Forda Focusa/Fiesty, Skoda Fabii, Abartha Grande Punto zaliczanych do klasy S2000 lub WRC.

Samochody wyczynowe S2000, WRC, a także rajdówki z lat 80-tych mają napęd stały 4x4. Auta WRC są zawsze wyposażone w aktywny centralny mechanizm różnicowy. W niektórych rajdówkach z lat 80-tych oraz S2000 także występuje centralny mechanizm różnicowy, ale często spotykane są również auta z napędem stałym bez różnicowania. Tak zwany napęd „na sztywno” na nawierzchniach szutrowych nie przeszkadza w prowadzeniu samochodu, a upraszcza budowę i nie zwiększa masy samochodu.

Samochody supersportowe

Ich maksymalne prędkości przekraczają 300 km/h, a pojemności silników osiągają nawet 8000 cm3. Silnik jest zazwyczaj umiejscowiony centralnie lub z tyłu i posiada moc w zakresie od 450 KM do 700 KM.

Nie każde auto supersportowe ma napęd 4x4 – część z nich wyposażona jest w napęd jedynie na tył. Samochody supersportowe najczęściej mają dwa miejsca. Ich wymiary przystosowane są do bardzo szybkiej jazdy:

• krótkie zwisy,
• duży rozstaw osi,
• duży rozstaw kół,
• nieduża wysokość,
• optymalny rozkład masy pomiędzy osie i nisko położony środek ciężkości.

Seryjne samochody supersportowe mają prześwit około 110 mm, a wyczynowe 50 mm. Ich zawieszenie ma bardzo mały skok i dużą twardość. Koła są bardzo szerokie, mają dużą średnicę i niskoprofilowe opony.

Ze względu na osiągane prędkości, auta tego typu mają doskonałe właściwości aerodynamiczne niskie i centralne umiejscowienie kierownicy (lepsze czucie przyczepności i reakcji samochodu na warunki drogowe oraz ergonomiczne i wygodne w celu szybkiego nieskrępowanego dostępu do wszystkich urządzeń sterujących ruchem samochodu).

Auta supersportowe, nawet te z napędem 4x4, zupełnie nie nadają się do jazdy po śniegu i lodzie. Napęd na cztery koła zamontowany w takim samochodzie ma jedynie poprawiać osiągi na asfaltowej nawierzchni.

Napęd 4x4 w samochodach zaliczanych do tej grupy jest realizowany poprzez dołączanie osi przedniej wtedy gdy tylna oś znajdzie się w uślizgu (wyjątkiem jest tylko Bentley Continental GT, który ma napęd stały). Realizuje się go za pomocą sprzęgła lepkościowego lub przez sprzęgło cierne wielotarczowe mokre sterowane elektronicznie. Co ciekawe, w autach supersportowych z napędem 4x4 możliwe jest użytkowanie innych rozmiarów opon na przedniej i tylnej osi, a nawet innych średnic felg na przednich i tylnych kołach. Różnice w średnicach kół (tzn. w zewnętrznej średnicy napompowanej opony znajdującej się na feldze) poszczególnych osi nie mogą być przy tym większe niż 2%.

Jeżeli samochód jest lekki i ma małą moc silnika (m.in. samochody miejskie takie jak FIAT Panda) to wersja z napędem jednej osi niewiele różni się mobilnością i trakcją od wersji 4x4 nawet w warunkach zimowych. Stąd taki napęd jest najbardziej użyteczny w dużo cięższych i mocniejszych autach sportowych.

W następnym artykule omówimy zjawisko poślizgu. Pokażemy dlaczego samochód czasami wpada w poślizg i jak się przed nim uchronić.