Elektryka w samochodzie wczoraj, dziś i jutro

Aż trudno uwierzyć, że będący dzisiaj marzeniem ekologów, napęd elektryczny, przez pierwsze lata istnienia motoryzacji skutecznie konkurował z napędem spalinowym. Zanim jeszcze panowie Benz i Daimler zaprezentowali swe spalinowe bryczki, produkowane były małe pojazdy napędzane baterią elektryczną. Również pierwszy "samo-jeżdżący" pojazd komunikacji publicznej był autobusem (czy raczej trolejbusem) zasilanym z sieci trakcyjnej.

Wynika więc z tego, że prąd udało się ujarzmić znacznie wcześniej niż energię powstającą przy spalaniu paliw płynnych. Jednak wykorzystanie energii elektrycznej nie było równoznaczne ze stosowaniem udogodnień typu: sygnał dźwiękowy, elektrycznie składany dach, czy chociażby elektryczne reflektory.

W przypadku pojazdów spalinowych jedynym urządzeniem elektrycznym był zapłon. Początkowo był to prosty zapłon niskiego napięcia wykorzystujący prąd z baterii galwanicznej. W 1906 r. zastąpiono go wyprodukowanym w zakładach Roberta Bosch'a, iskrownikiem wysokiego napięcia, który przez ponad 10 lat stosowano w Europie.

Z kolei w Ameryce Charles Kettering skonstruował aparat zapłonowy i rozpoczął jego produkcję w firmie DELCO. Równocześnie Kettering zaproponował stosowanie w samochodzie prądnicy elektrycznej. Tym samym pojazd posiadał już własną małą elektrownię i można było rozpocząć montaż różnych dodatkowych urządzeń. Jednym z pierwszych, był zastosowany w 1910 r. rozrusznik elektryczny. Dzięki temu ułatwiono rozruch silnika i umożliwiono podróże również kobietom, które dotychczas musiały jeździć z kierowcą który potrafił uruchomić silnik. Jednak elektryczny rozrusznik podrażał koszty pojazdu i wielu producentów patrzyło na tę nowość z niechęcią. Stąd też do 1925 r. właściciele Fordów T uruchamiali je korbą.

Dowiedz się więcej: Kiedy rozrusznik nie działa... Kolejnym elementem ułatwiającym życie, jaki otrzymali kierowcy, było oświetlenie. Dotychczas reflektory miały specjalną klapkę przez którą wkładano lampę, identycznie jak w przypadku drogich powozów konnych. W bardziej luksusowych modelach samochodów montowano instalację, która zasilana była gazem acetylenowym (karbidem). Jednak dopiero reflektory elektryczne pozwoliły na dobre oświetlenie drogi i wyeliminowanie wszelkich niedogodności stosowania karbidu. Tak więc zastosowanie prądnicy, nowoczesnego aparatu zapłonowego, rozrusznika i oświetlenia było przełomem w historii samochodu.

Przez wiele lat koncepcja wyposażenia nie ulegała zmianie. Wprawdzie stale rozszerzano zakres wyposażenia samochodu (w luksusowych modelach z lat pięćdziesiątych, które wytwarzano na specjalne zamówienie, były stosowane np. elektrycznie uchylane dachy, czy też elektrycznie uchylane szyby), ale wszystkie działania były jedynie rozbudową istniejących pomysłów.

Rewolucją było dopiero zastosowanie elektroniki. Po raz pierwszy "elektroniczny mózg" zamontowano w samochodzie seryjnym w latach pięćdziesiątych, w celu zarządzania wtryskiem paliwa. Okazało się, że taka optymalna dawka paliwa wyliczona z uwzględnieniem temperatury silnika, ilości powietrza, obciążenia itp. pozwala znacznie zwiększyć moc jednostki i jednocześnie poprawić ekonomikę spalania. Zalety były tak oczywiste, że rozpoczęto intensywne prace badawcze. W ciągu kolejnych lat zmieniano urządzenia rejestrujące ilość zasysanego paliwa, dodawano nowe czujniki (np. czujnik ciśnienia atmosferycznego, czy sonda lamda) i zwiększano szybkość komputerów sterujących.

Równocześnie trwały prace nad dalszym wykorzystaniem komputerów. Tym razem inżynierowie postanowili opracować system "zawieszenia doskonałego". Jako pierwsze, seryjnie zamontowane zostały układy antypoślizgowe ABS, których czujniki badają liczbę obrotów koła i w razie jego zatrzymania, zmniejszają ciśnienie w układzie hamulcowym powodując "odhamowanie". Kolejne rozwiązania były rozbudowaniem tego układu. Dzięki nim zapobiega się poślizgowi kół podczas ruszania (wyhamowuje jedno z kół wykorzystując ABS), a w czasie jazdy z większymi prędkościami ogranicza moment obrotowy silnika, jeżeli jedno z kół natrafi na nawierzchnię o mniejszej przyczepności.

Dodatkowo zastosowano też system "regulacji stateczności dynamicznej" (DSTC, ESP itd.) . Ponadto w czasie hamowania możemy liczyć na działanie elektronicznego układu rozdziału siły hamowania, a w niektórych samochodach także na system automatycznego poziomowania pojazdu (np. Nivomat w Volvo)
. Systemy elektroniczne czuwają także nad naszym bezpieczeństwem uaktywniając poduszki powietrzne, napinacze pasów bezpieczeństwa, odcinając dopływ paliwa itd.

Dowiedz się więcej: Kiedy rozrusznik nie działa... Z pewnością nie ma już powrotu do prostej mechaniki. Nasuwa się jednak pytanie, jak daleko posuną się inżynierowie projektując kolejne samochody? Odpowiedzią na to są prace studyjne koncernów, prezentowane z okazji targów i salonów samochodowych. Z oglądanych osobiście najbardziej prawdopodobna wydaje mi się wizja Mercedesa. W roku 1995 inżynierowie tej firmy zaprezentowali samochód F 200 będący "konstrukcyjnym marzeniem", ale dzisiaj wiele z tych innowacji jest już w ofercie seryjnej.

W pojeździe tym nie było prawie nic co przypominałoby współczesne mu modele. Zamiast tradycyjnych świateł umieszczono w nim nowoczesne urządzenia świetlne sterowane komputerem. Mogły one dostosowywać wiązkę światła w zależności od tempa jazdy, natężenia ruchu i warunków drogowych (obecnie wprowadzane są światła LED które pracują na tej samej zasadzie). Ponadto w przypadku skrętu pojazdu, zmieniał się kąt oświetlenia drogi, przez co kierowca miał możliwość obserwować pobocze drogi, które w tradycyjnych modelach jest zacienione (system reflektorów kierunkowych i doświetlenia zakrętów, to dzisiaj norma).

Zupełnie odmienny niż w dzisiejszych modelach jest jednak układ sterowania. Badania i doświadczenia wykonane w USA, Japonii i Niemczech wykazały, że najszybszą reakcję kierowca ma wówczas, kiedy manewr wykonuje tylko górnymi, lub tylko dolnymi kończynami. Stąd też w F 200 nie zamontowano zestawu pedałów i kierownicy. Do sterowania samochodem służy specjalna dźwignia umieszczona na konsoli pomiędzy siedzeniami (druga dźwignia jest na poszyciu drzwi). Kierowca trzymając na niej rękę może skręcać (poprzez przesunięcie w prawo lub w lewo), przyspieszać (przesuwając dźwignię do przodu) i hamować (cofnięcie dźwigni).

Aby zapewnić najlepszą widoczność poza pojazdem wykorzystano kamery. Dwie z nich umieszczono z przodu i służą jako tradycyjne lusterka zewnętrzne (ekrany pokazujące ich obraz są usytuowane w skrajnych punktach deski rozdzielczej), dwie umieszczono na tylnej partii dachu aby służyły jak dzisiejsze lusterko wewnętrzne (ich obraz wyświetla duży ekran umieszczony centralnie nad kierowcą) , a piąta kamera załączana jest tylko w chwili włączenia biegu wstecznego i pokazuje na dużym ekranie obraz za samochodem.

Ciekawostką jest fakt, że lusterko wewnętrzne służące np. do makijażu uruchamiane jest przyciskiem na obramowaniu jednego z ekranów. Po naciśnięciu przycisku uaktywnia się elektroniczna kamera i na ekranie możemy zobaczyć swoją twarz. Z tych innowacji jak dotąd do produkcji seryjnej trafiła tylko kamera uruchamiana po włączeniu biegu wstecznego.

Dowiedz się więcej: Kiedy rozrusznik nie działa...

Wg wizji Mercedesa w samochodzie przyszłości komputer odpowiada prawie za wszystko: począwszy od otwarcia drzwi po rozróżnieniu kodu kierowcy (specjalna karta kodowa), poprzez ustawienie parametrów jazdy, aż do prezentacji odpowiednich wskaźników (np. w zależności od prędkości pokaże się jeden z trzech prędkościomierzy: do 90 km/h, do 140 km/h lub do 160 km/h).

Piętnaście lat temu konstruktorzy nie myśleli o zastąpieniu kierowcy. Obecnie zaś wprowadzenie systemów radarowych umożliwiających samodzielną jazdę samochodu i dostosowywanie prędkości do warunków ruchu sugeruje, że prace trwają także nad "wyręczeniem" kierowcy z obowiązku obserwacji drogi i jazdy.

Dowiedz się więcej: Kiedy rozrusznik nie działa...

Bogusław Korzeniowski