Torque Vectoring czyli kierowanie za pomocą silnika

Rzecz jest bardzo prosta gdy chodzi o koncepcję, a wykonanie może być też

prościutkie, choć niektóre rozwiązania okazują się być dość zaawansowane. O tym, że moment napędowy skierowany na koła samochodu może mieć wpływ na sterowanie pojazdu wiedzą wszyscy, którym zdarzyło się jechać autem z "pokrzywioną" geometrią zawieszenia, lub chociaż z bardzo nierównymi ciśnieniami w ogumieniu jednej (w naszym wypadku napędzanej) osi. Zdarza się wtedy, że auto "ściąga" w jedną stronę, a podczas przyspieszania przestaje "ściągać", lub czyni to w przeciwną stronę. W innym przypadku samochód podczas przyspieszania zachowuje się bardzo przyjaźnie w zakrętach biegnących jedną stronę, a na łukach skierowanych w drugą stronę trzeba z nim walczyć. Zazwyczaj największy problem występuje podczas zmiany kierunku napędu (hamowanie silnikiem - przyspieszanie). Wtedy samochód staje się niestabilny, do tego jednak nie dążymy.

Zjawisko to można wykorzystać z pożytkiem dla prowadzenia auta, tylko trzeba w tym celu opanować umiejętność kontrolowanego przenoszenia momentu napędowego na określone koło osi napędzanej. Zauważmy, że nie chodzi tu o kierowanie momentu na oba koła przedniej lub tylnej osi - takie manewry potrafią wykonywać między innymi kierowcy wyczynowi, którzy w ten sposób generują kontrolowaną pod- lub nadsterowność pojazdu. Nam jednak chodzi o przekazywanie rożnych momentów napędowych na koła jednej osi. Oczywistym jest, że kierowca nie ma odpowiednich do tego narzędzi i musi to za niego zrobić odpowiednio sterowany mechanizm. Efektem będzie coś w rodzaju aktywnego ESP (systemu kontroli toru jazdy), ale działającego odwrotnie, czy za pomocą momentów napędowych, a nie hamujących.

W praktyce działa to całkiem prosto. Ponieważ sterownik umieszczony w samochodzie ma dane na temat aktualnego kąta skrętu kierownicy i szybkości tego skrętu, prędkości obrotowej wszystkich czterech kół, obrotu auta wokół osi pionowej, obciążenia silnika, prędkości obrotowej

wału korbowego oraz położenia pedału gazu, to wykrycie faktu, że samochód rozpoczyna zakręt (i jaki to będzie zakręt), nie jest trudne. W tym momencie należy odpowiednio zwiększyć moment napędowy na zewnętrznym kole (lub zewnętrznych kołach, przy napędzie 4x4), a zmniejszyć na kole wewnętrznym (wewnętrznych). Skutkiem będzie lekkie - w tym przypadku korzystne - "ściąganie" do środka zakrętu, jeszcze zanim samochód mógłby wykazać jakieś objawy "nieposłuszeństwa" podczas kontynuowania wybranego toru jazdy. Gdyby zachowanie samochodu wskazało na wystąpienie podsterowności lub nadsterowności, możliwe jest natychmiastowe przejście do działania klasycznego ESP, lub do innej funkcji torque vectoringu. Tylko jak to technicznie zrobić?

Istnieje wiele możliwości. Jednym z pierwszych aut wykorzystujących założenia torque vectoringu było Mitsubishi Lancer Evo VII z roku 2001 (i późniejsze modele), które w tylnym moście zamiast prostego mechanizmu różnicowego miało system przekładni i sprzęgieł (nazwa urządzenia - ACD/Super AYC), pozwalający na szybkie przekierowanie momentu napędowego z jednej strony na drugą i odwrotnie. Podobny system zastosowany w prototypie Prodrive P2 poznali uważni widzowie programów Top Gear - to właśnie tego urządzenia (kombinacji aktywnego dyferencjału i ESP) nie rozumiał Jeremy Clarkson, w przeciwieństwie do aktora Michaela Gambona.

Interesujące rozwiązanie bardzo radykalnego torque vectoringu wdrożyła Honda w modelu Legend. Układ napędowy 4x4 nazwany "Super Handling All-Wheel Drive", dystrybuuje moment napędowy nie tylko pomiędzy osiami, ale także, w aktywny sposób pomiędzy oboma kołami tylnej osi, bez użycia do tego celu hamulców i mechanizmu różnicowego.

Nieco inne i całkiem podobne do siebie systemy torque vectoringu prezentują BMW i Audi. Stosowany w BMW 7 i X6 system DPC (Dynamic Performance Control) to mechatroniczny układ, który w sposób płynny steruje rozdziałem momentu obrotowego pomiędzy lewe i prawe koło napędzanej osi tylnej. Ma to miejsce nie tylko pod obciążeniem (np. w trakcie przyspieszania), ale także w ustalonych warunkach jazdy, podczas poślizgu i przy rozłączonym sprzęgle. Różnica momentu obrotowego pomiędzy

obydwoma kołami może sięgać 1800 Nm. Prawie identyczna, oferowana przez Audi za dopłatą od roku 2008 wersja torque vectoring nosi nazwę Sports Differential, czyli Sportowy Mechanizm Różnicowy w tylnym moście. Tak jak w BMW urządzenie wyposażone jest w dodatkowe przekładnie przyspieszające (o ok. 10 %) obroty obu półosi mostu.

Jednak nie wszystkie układy torque vectoringu muszą być tak skomplikowane. Przykładem niech będzie Nissan Juke w wersji 4x4, który ma dołączany napęd tylny, ale zupełnie bez mechanizmu różnicowego. Zamiast tego są dwa sprzęgła cierne, które dostarczają moment napędowy tyłu bardziej na prawe koło, bardziej na lewe koło, albo... w ogóle. Oczywiście w takim przypadku najistotniejsze jest oprogramowanie sterownika systemu, bo to od niego zależy stabilność pojazdu w zakręcie.

Okazuje się jednak, że można to zrobić jeszcze prościej, nie stosując wręcz żadnych dodatkowych układów mechanicznych. Można przecież w razie potrzeby przyhamować w zakręcie wewnętrzne koło (jak w ESP), ale jednocześnie dodać gazu, tak aby łączny moment hamujący był mniejszy od napędowego. Wtedy zewnętrzne koło bardziej "pociągnie" i już jest torque vectoring! Taki system w wielu modelach zastosowało najpierw Audi, a obecnie występuje on prawdopodobnie w większości nowych samochodów wprowadzanych na rynek, nawet tych zupełnie popularnych. Wszystko zasadza się przecież na kilku (tysiącach) linijek kodu dopisanych do pamięci sterownika ESP i silnika. A kierowcy wydaje się, potrafi już tak dobrze prowadzić...