|
Przyszłość w budowie samochodów |
||||||||||||||||
|
Największych zmian należy spodziewać się zwłaszcza w obszarach napędu, podwozia, nadwozia, elektroniki i sieci pokładowej, jak też w systemach wspomagających kierowcę. Napęd Z pewnością jeszcze długo pozostaniemy przy silniku spalinowym, ale coraz powszechniej będzie on wyposażany w zmienne fazy rozrządu, wtrysk bezpośredni i wyłączanie cylindrów. Dotychczasowe poduszki zawieszenia silnika zostaną zastąpione poduszkami aktywnymi, umożliwiającymi wykorzystywanie masy silnika do tłumienia drgań nadwozia. Jako przyszłe źródło energii jest brany pod uwagę olej rzepakowy i wodór, z tym, że ten drugi ma mniejsze szanse ze względu na problemy z tankowaniem i magazynowaniem. Jeśli idzie o wodór, to wciąż trwają dyskusje, czy spalać go bezpośrednio w silniku spalinowym, czy w ogniwach paliwowych. Do stosowania w pojazdach są brane pod uwagę dwa systemy ogniw paliwowych: PEMFC i SOFC. PEMFC jest ogniwem polimerowym pracującym w temperaturach 90/100oC, zasilanym wodorem i tlenem z powietrza. SOFC pracuje w temperaturach 700/1000oC, może być zasilane metanolem, gazem ziemnym, a nawet benzyną. Jednak do uzyskiwania z tych paliw wodoru jest w pojeździe potrzebna mała fabryka chemiczna. Jeśli uda się zrealizować kompaktowe ogniwo paliwowe SOFC, to na początek można by je montować zamiast generatora prądu. To całkowicie bezgłośne urządzenie mogłoby np. służyć do napędu klimatyzacji na postoju. Kompletna instalacja z ogniwem paliwowym jest nadzwyczaj skomplikowana i wymaga rozwiązania jeszcze bardzo wielu trudnych problemów, gdyż jak wiadomo diabeł zawsze tkwi w szczegółach. Jest mało prawdopodobne, aby pojazdy z ogniwami paliwowymi (pierwsze są zapowiedziane na 2004 r.) mogły zainteresować większy krąg nabywców w najbliższych kilkunastu latach. Akumulatory i zasobniki energii Obecnie najnowszym stanem techniki charakteryzuje się akumulator litowo-jonowy, znajdujący już zastosowanie w droższych telefonach komórkowych. Do napędu samochodów są one jednak zbyt drogie. Samochody elektryczne są ważne dla rozwoju agregatów, przetworników prądu i napięcia oraz akumulatorów. Jest jednak mało prawdopodobne, aby w dającym się przewidzieć czasie znaczniejsza ich liczba pojawiła się na rynku. Większe szanse mają pojazdy hybrydowe i to takie, które mają silnik spalinowy i mały akumulator. Akumulator jest drogim elementem pojazdu elektrycznego i dlatego małe akumulatory są najlepszym rozwiązaniem dla pojazdu hybrydowego.
Natomiast w krótkim czasie powinny pojawić się na rynku rozruszniko-generatory. Są tego dwa powody: po pierwsze są potrzebne prądy o większym natężeniu. Po drugie - napędzanie silników agregatów (hamulców, układów kierowniczych, klimatyzacji) napięciem 36 V albo 42 V jest korzystniejsze. Łatwiej jest wtedy zapewnić dostateczną moc do napędu elektrycznego katalizatora (6 kW), czy sprężarki klimatyzacji (4 kW). Napęd elektryczny agregatów jest ekonomiczniejszy niż bezpośrednio od silnika spalinowego, ponieważ używa się go tylko wtedy, gdy jest potrzebny. Podwozie Obecnie nie da się przewidzieć, jaki materiał będzie w przyszłości królował w budowie podwozi: aluminium, czy stal. Można tylko odnotować zwiększoną aktywność przemysłu stalowego, który pobudzony sukcesami aluminium (np. Audi A8) zaproponował bardzo proste osie stalowe. Dotychczasowy ABS pracuje jakby po fakcie, to znaczy zaczyna działać dopiero, gdy koła tracą przyczepność. Jeśli za pomocą niezawodnych czujników, np. w oponie albo w układzie kierowniczym, będzie można mierzyć rzeczywistą przyczepność koła do nawierzchni, znacznie skuteczniej da się przeciwdziałać poślizgowi kół, a ponadto w pełni wykorzystywać chwilową przyczepność w celu większej efektywności hamowania, skrócenia drogi hamowania itd. Prace nad ulepszonym ABS trwają, lecz do zastosowań seryjnych jest jeszcze daleko.
Już niedługo zacznie się natomiast rozpowszechniać kontrola ciśnienia w oponach, a za jakiś czas także regulacja ciśnienia podczas jazdy. Wtedy na wyboistej jezdni ciśnienie będzie obniżane, co poprawi komfort, a na autostradzie zwiększane, co poprawi bezpieczeństwo. Następnym krokiem w rozwoju układów kierowniczych ma być superpozycyjny układ kierowniczy. W układzie tym, uważanym za wyższy etap wspomagania układu kierowniczego, obudowa przekładni pośredniej może być dodatkowo obracana silnikiem elektrycznym. Dzięki różnym średnicom kół zębatych będzie przekazywany na koła dodatkowy kąt skrętu. Superpozycyjny układ kierowniczy otwiera drogę do automatycznego sterowania pojazdem w celu uniknięcia wypadku. Podczas wypadku kierowca będzie musiał jedynie trzymać kierownicę, ale nie będzie mu wolno kierować. W resorowaniu pojazdów pojawią się sterowane elektronicznie pneumatyczne elementy sprężyste. Umożliwią one regulację wysokości nadwozia oraz kompensację podłużnych i poprzecznych wahań pojazdu. Nadwozie W budowie nadwozi będą konkurowały ze sobą: stal, aluminium i tworzywa sztuczne wzmocnione włóknami szklanymi albo węglowymi. Nadwozia mają budowę blaszaną lub Space Frame. W znanej budowie blaszanej nadwozie składa się z blach o dużej powierzchni, podczas gdy w Space Frame jest rama aluminiowa albo stalowa, wypełniana następnie elementami z różnych materiałów. Myśli się również o nadwoziu całkowicie z tworzyw sztucznych, które mogłoby składać się z zaledwie pięciu części. Problemem jest jeszcze niedostateczna odporność na zderzenia. Jednak z pochłanianiem energii przez tworzywa sztuczne wcale nie jest tak źle. Najmniej energii jest w stanie pochłonąć stal, aluminium już dwa razy więcej, tworzywo sztuczne wzmocnione włóknem szklanym jeszcze więcej, a najwięcej - włókna węglowe. To właśnie dzięki włóknom węglowym kierowcy Formuły 1 przeżywają bardzo ciężkie wypadki. Przyszłe nadwozia będą więc wykonywane w technologii Space Frame albo z półfabrykatów utworzonych z blach o różnej wytrzymałości, tzw. tailored blanks. Natomiast w obszarze przodu i tyłu nadwozia będzie przeważało aluminium i tworzywa sztuczne wzmocnione włókami szklanymi lub węglowymi.
Elektronika W 2003 r. mają pojawić się pierwsze elektryczne układy kierownicze i klimatyzacji, w 2006 r. - elektromagnetyczne hamulce. Wszystkim tym urządzeniom dotychczasowa sieć nie będzie w stanie dostarczyć prądu. Przejście na sieć 36 albo 42 V w ciągu najbliższych dziesięciu lat jest więc koniecznością. Dotychczasowe wiązki przewodów zostaną w większości zastąpione szynami danych, a te, które pozostaną, będą płaskie ze złączami przewodów zaciskanymi na izolacji, tak jak w komputerach. W ogóle przewodów będzie znacznie mniej, gdyż tym samym przewodem będzie przesyłany prąd i sygnały. Część sygnałów będzie przesyłana również drogą radiową. Ważnym punktem rozwoju pojazdu są systemy wspomagające kierowcę. Już dzisiaj jeżdżą samochody z automatyczną regulacją odstępu. W przyszłości będą montowane urządzenia do obserwacji i analizy wszystkiego, co dzieje się wokół pojazdu i automatycznego podejmowania działań w celu uniknięcia kolizji, albo zminimalizowania jej skutków, np. przez uniesienie pokrywy silnika w celu złagodzenia skutków uderzenia w pieszego, albo wysunięcie spod podłogi elementu przejmującego energię w przypadku zderzenia bocznego. Wtedy stanie się również możliwe całkowite wyręczenie kierowcy w prowadzeniu pojazdu. W następnych artykułach z tej serii zajmiemy się skutkami rozwoju samochodu dla warsztatów samochodowych i handlu częściami zamiennymi. Chodzi tu głównie o wymagania konserwacji przyszłych elementów pojazdu i jej znaczenie. |
