Po co w ogóle napÄ™d na wszystkie koÅ‚a? Otóż gdy napÄ™dzane sÄ… tylko koÅ‚a jednej osi, pozostaÅ‚e koÅ‚a stawiajÄ… opór, utrudniajÄ…c poruszanie siÄ™ pojazdu. O ile w dobrych warunkach, na równej nawierzchni o dużej przyczepnoÅ›ci nie stanowi to problemu, w trudnym terenie lub na Å›liskiej nawierzchni może to doprowadzić do Å›lizgania siÄ™ kóÅ‚ napÄ™dzajÄ…cych, zwÅ‚aszcza podczas ruszania i przyspieszania. Dlatego samochód z napÄ™dem wszystkich kóÅ‚ ma wiÄ™ksze możliwoÅ›ci poruszania siÄ™ w trudnym terenie, a także na drogach o mokrej czy oblodzonej nawierzchni.
Jak to zrobić?
W konwencjonalnych pojazdach 4x4 za dostarczenie napÄ™du z silnika do obu osi odpowiada skrzynia rozdzielcza, poÅ‚Ä…czona waÅ‚ami napÄ™dowymi z osiÄ… przedniÄ… i tylnÄ…. Ze wzglÄ™du na to, że podczas jazdy w zakrÄ™tach każde z kóÅ‚ pokonuje innÄ… drogÄ™, miÄ™dzy koÅ‚ami napÄ™dzanej osi znajduje siÄ™ przekÅ‚adnia zwana mechanizmem różnicowym lub dyferencjaÅ‚em, który umożliwia obracanie siÄ™ kóÅ‚ z różnymi prÄ™dkoÅ›ciami. JeÅ›li pojazd ma siÄ™ poruszać po nawierzchniach o dobrej przyczepnoÅ›ci, konieczne jest zastosowanie dodatkowego, centralnego mechanizmu różnicowego miÄ™dzy napÄ™dem osi przedniej i tylnej (w samochodach ze staÅ‚ym napÄ™dem 4x4) – albo umożliwienie odÅ‚Ä…czenia napÄ™du jednej z osi do jazdy po drogach.
Obecność trzech mechanizmów różnicowych powoduje, że gdy jedno z kóÅ‚ caÅ‚kiem straci przyczepność i zacznie buksować w miejscu, moment obrotowy przekazywany do pozostaÅ‚ych trzech kóÅ‚ spadnie do zera. Dlatego w samochodach terenowych wprowadzono możliwość blokowania centralnego dyferencjaÅ‚u, co w takiej sytuacji pozwala zachować napÄ™d choć jednej osi. RozwiÄ…zanie to ma jednak dwie wady: po pierwsze wymaga interwencji kierowcy, a po drugie zwiÄ™ksza ryzyko utraty przyczepnoÅ›ci również przez jedno z kóÅ‚ drugiej osi.
Usprawnienia
Aby temu zaradzić, stworzono mechanizmy różnicowe o ograniczonym poÅ›lizgu, które przy nadmiernej różnicy prÄ™dkoÅ›ci obrotowych przy utracie przyczepnoÅ›ci ograniczajÄ… moc przekazywanÄ… na Å›lizgajÄ…ce siÄ™ koÅ‚a za pomocÄ… specjalnych sprzÄ™gieÅ‚. AlternatywÄ… jest automatyczne przyhamowywanie Å›lizgajÄ…cego siÄ™ koÅ‚a.
NiepożądanÄ… konsekwencjÄ… staÅ‚ego napÄ™du na wszystkie koÅ‚a jest zwiÄ™kszone zużycie paliwa, wynikajÄ…ce z oporów wprowadzanych przez liczne przekÅ‚adnie. Pozwala tego uniknąć odÅ‚Ä…czanie napÄ™du jednej z osi do jazdy szosowej. W nowoczesnych samochodach napÄ™d 4x4 może być doÅ‚Ä…czany automatycznie, po wykryciu przez komputer pokÅ‚adowy poÅ›lizgu jednego z kóÅ‚ napÄ™dzanej osi.
NapÄ™d na obie osie wiąże siÄ™ też ze znacznÄ… komplikacjÄ… i masÄ… ukÅ‚adu, wynikajÄ…cÄ… z obecnoÅ›ci dodatkowych przekÅ‚adni i waÅ‚ów napÄ™dowych.
Hybrydy
ZupeÅ‚nie nowe możliwoÅ›ci otworzyÅ‚o przed konstruktorami wprowadzenie hybrydowego napÄ™du spalinowo-elektrycznego – zastosowanie do napÄ™dzania jednej z osi dodatkowego silnika elektrycznego pozwala zrezygnować ze skrzyni rozdzielczej, centralnego mechanizmu różnicowego i waÅ‚u napÄ™dowego.
Najprostsze rozwiÄ…zanie o nazwie e-4WD, opracowane przez Hitachi, zastosowano w opracowanych dla rynku japoÅ„skiego wersjach samochodów takich, jak Nissan Micra, Tiida, Note czy Mazda Demio – spalinowe silniki napÄ™dzajÄ…ce przedniÄ… oÅ› wyposażono w generator, w razie potrzeby dostarczajÄ…cy prÄ…du dla silnika elektrycznego tylnej osi. Taki ukÅ‚ad nie umożliwia jednak jazdy trybie elektrycznym, a silnik tylnej osi ma dość maÅ‚Ä… moc.
NapÄ™d na cztery koÅ‚a podczas jazdy w trybie elektrycznym jest możliwy w przypadku hybrydowych SUV-ów Lexus RX oraz NX, w których koÅ‚a przednie napÄ™dzane sÄ… przez w peÅ‚ni hybrydowÄ… jednostkÄ™ Lexus Hybrid Drive, a także Toyota RAV4 Hybrid z jednostkÄ… Hybrid Synergy Drive. Jednostki te mogÄ… pracować w trybach hybrydowych, gdy silnik elektryczny wspóÅ‚pracuje ze spalinowym, jak i czysto elektrycznym, korzystajÄ…c ze zgromadzonego w akumulatorze prÄ…du wytworzonego podczas pracy silnika spalinowego oraz hamowania, gdy silnik elektryczny dziaÅ‚a jako generator. Elektryczny napÄ™d tylnej osi wÅ‚Ä…czany jest automatycznie w razie potrzeby – gdy wymagajÄ… tego warunki jazdy, a także podczas przyspieszania, co zapewnia znakomitÄ… dynamikÄ™ pojazdu. Komputer sterujÄ…cy systemu e-Four dba o optymalne dostosowanie podziaÅ‚u momentu obrotowego miÄ™dzy obie osie do warunków jazdy.
Realizacja napÄ™du na cztery koÅ‚a z wykorzystaniem technologii hybrydowej pozwoliÅ‚a wyeliminować najwiÄ™kszÄ… wadÄ™ samochodów terenowych, jakÄ… jest duże zużycie paliwa. PrzykÅ‚ad? Hybrydowa jednostka napÄ™dowa Lexusa RX 450h ma Å‚Ä…cznÄ… moc 313 KM, co odpowiada potężnemu silnikowi spalinowemu o pojemnoÅ›ci skokowej 4,5 litra, i zapewnia przyspieszenie od 0 do 100 km/h w czasie 7,7 sekundy. JednoczeÅ›nie zużywa zaledwie 5,3 litra benzyny na 100 km przy emisji dwutlenku wÄ™gla wynoszÄ…cej jedynie 145 g/km. To tyle, co oszczÄ™dny kompakt...