Automobilio konstrukcijos pokyčiai: variklio ieškosime kitur

Moderniausi – elektromobiliai

Variklio skyrius prie ratų – skamba keistai, galbūt nepatogiai, bet ateityje tai taps įprastu reiškiniu. Iš esmės besikeičianti automobilių konstrukcija jau atsispindi moderniausiuose gaminamuose automobiliuose.

Pasak „Vilnius TECH“ universiteto Automobilių inžinerijos katedros dėstytojo Vido Žuraulio, automobilių gamintojai lenktyniauja dėl pirkėjų dėmesio, stengiasi užtikrinti maksimalų komfortą ir saugumą. Ir visa tai – už prieinamą kainą. Tad ieškoma naujų sprendimų, galinčių išspręsti kylančius iššūkius.

Profesoriaus žodžiais, naujovės pirmiausia įsigali kuriant elektromobilius. Tiesa, daliai jų pritaikomos įprastos konstrukcijos, ta pati platforma naudojama ir modeliams su vidaus degimo varikliais ar hibridams.

„Tokiu atveju keičiami tam tikri platformos elementai, pavara, integruojama baterija. Tokio sprendimo pranašumas, kad kėbulo konstrukcija lieka standartinė. Trūkumas – neišnaudojami elektros pavaros pranašumai planuojant automobilio erdvę“, – kalbėjo V. Žuraulis.

Vidas Žuraulis. / Redakcijos archyvo nuotr. 

Vis dėlto atsiranda elektromobilių, kurie gaminami naudojant specialiai jiems pritaikytą platformą. Toks sprendimas leidžia geriau planuoti erdvę automobilyje, panaudoti elektros pavaros pranašumus.

Kur dings varikliai?

Specialiai elektra varomiems automobiliams skirtos platformos atnešė dar vieną pokytį: po variklio gaubtu, ten, kur įprastai būdavo vieta galios agregatams, nieko nebėra.

„Elektros varikliai traukiasi iš kėbulo konstrukcijos ir persikelia į ratus. Tokie automobiliai pamažu ateina į rinką. Vienas Nyderlandų startuolis šiemet jau pradėjo masinę prekybą tokiais automobiliais. Jie turi ir daug kitų inovatyvių elementų – pavyzdžiui, didelius saulės elementus“, – pasakojo mokslininkas.

Technologinės naujovės dovanojo ne tik gausybę pranašumų, bet ir pateikė papildomų iššūkių, kuriuos automobilių pramonė turi saugiai ir efektyviai išspręsti.

Mįslė: rate atsiradus papildomiems 30–40 kg svorio, išauga automobilio pakabos elementų apkrova ir kol kas neaišku, kaip pakaba su tuo susidoros. / Ž. Gedvilos / BNS nuotr.

V. Žuraulis pasakojo, kad sprendimas perkelti elektros variklius į ratus suteikia galimybę automobilio platformoje komplektuoti skirtingo dydžio baterijas neperprojektuojant traukos zonos. Kitaip tariant, keičiasi tik pačios baterijos dydis.

„Toks sprendimas suteikia daugiau erdvės projektuojant kėbulą ir saloną. Be to, kai platforma ta pati ir elektros varikliai perkelti į ratus, kėbulas gali būti skirtingos kategorijos ir skirtingų funkcijų. Visai nesvarbu, ar kalbame apie paprastą sedaną, ar komercinės paskirties automobilį, ar net didesnių gabaritų keleiviams vežti skirtą transporto priemonę“, – aiškino „Vilnius TECH“ mokslininkas.

Energijos nebešvaistys

Naujos technologijos pasiekimų sąraše svarbią vietą užima didesnis elektros pavaros efektyvumas. Pasak V. Žuraulio, kalbant apie klasikinius komponentus, klasikinę transimisiją, yra daug mazgų, elementų, per kuriuos nuo pirminio šaltinio keliauja sukimo momentas. Visur atsiranda didesnių arba mažesnių energijos nuostolių. Galiausiai reikiamą tašką pasiekia nebe 100 proc. energijos, kurią sugeneravo variklis, bet 90 proc. ar dar mažiau.

Jėgos agregatų perkėlimas į ratus leidžia eliminuoti tarpines grandis ir energijos prarandama žymiai mažiau. Be to, toks sprendimas leidžia tiksliau veikti traukos ir stabilumo sistemoms.

Progresas: naujausios technologijos greičiausiai prigija elektromobiliuose, bet palaipsniui persikelia ir į tradicines transporto priemones. / Žurnalistų autoklubo nuotr.

„Traukos agregatas kartu yra ir stabdymo agregatas, todėl variklis gali kur kas greičiau persijungti į stabdymo režimą nei visa klasikinė stabdžių sistema. Tiksliau kontroliuojamas automobilio valdymas, jeigu sistema mato, kad kažkuriam automobilio ketvirčiui reikia didesnės traukos, kad būtų išlaikytas stabilumas“, – pasakojo mokslininkas.

Toks sprendimas pagerina transporto priemonės pravažumą, nes kur kas tiksliau paskirstoma galia. Galiausiai mažėja ir bendras platformos svoris, pats svorio centras nusileidžia dar žemiau, todėl automobilis gali judėti stabiliau.

Kelia gausybę klausimų

Vis dėlto būtent tai, kad bendras platformos svoris mažėja, o į ratus perkelti elektros varikliai automobilio svorį paskirsto kitaip nei klasikinėse transporto priemonėse, pasikeičia ir šis tas valdant automobilį. Sumažėjęs svoris ir žemesnis svorio centras leidžia užtikrinti geresnį stabilumą posūkiuose. Kita vertus, kai visi daugiau svorio turintys mazgai nutolę nuo svorio centro, kritinėse situacijose kelyje automobilis gali būti nebe toks paklusnus.

„Važiuojant kelio nelygumai sukelia didesnių svyravimų, kurie didina ratų apkrovos pokyčius. Tai, žinoma, mažina automobilio sukibimą su kelio danga. Kritinėse situacijose prastėja automobilio valdymas, ir, aišku, gali kilti kažkoks nelaimingas incidentas“, – svarstė žinovas.

Jis pastebėjo ir tai, kad rate atsiradus papildomiems 30–40 kg svorio, išauga automobilio pakabos elementų apkrova ir kol kas neaišku, kaip pakaba susidoros su tuo padidėjusiu svoriu.

„Aišku, pakabos standumo slopinimo elementai turi gana plačias reguliavimo galimybes, prisitaiko prie važiavimo režimo. Tačiau, žvelgiant konstrukciškai, gali tekti koreguoti įvairias svirtis ir pan.“, – aiškino pašnekovas.

Išbandys miestuose

Kylantys klausimai, kaip vienu metu užtikrinti ir saugumą, ir komfortą, verčia mokslininką spėti, kad pirmiausia variklio rate idėja bus pritaikyta miestų transporto priemonėse, kadangi jos juda mažesniu greičiu ir čia nelaimingų įvykių tikimybė gerokai mažesnė.

Ergonomika: siekdami maksimalaus komforto ir saugumo, gamintojai stengiasi itin kruopščiai išnaudoti erdvę automobilyje. / Gamintojo nuotr. 

„Net žinant, kad galbūt reikės koreguoti pakabos svirtis, gali būti, kad pradžioje teks atsigręžti į kiek primityvesnes važiuokles, paprastesnes pakabos konstrukcijas. Ilgainiui viskas artės prie visaverčio automobilio judėjimo ir miesto, ir užmiesčio režimu, tik pradžioje, galbūt, mažesniu greičiu“, – ateitį modeliavo ekspertas.

Drauge su užsienio partneriais „Vilnius TECH“ universitetas nagrinėja, kokią įtaką automobilio komfortui ir stabilumui turės išaugusi masė rate. Pavyzdžiui, dalis galimų problemų susiję su įvairių juntamų vibracijų skleidžiamais dažniais.

„Pavyzdžiui, ratas gali pradėti rezonuoti, gali atsirasti stabilumo problemų, komfortas taip pat nukentės. Kitaip tariant, atsiras problemų tiek dėl rato kontakto, arba rato sąveikos, su keliu, tiek dėl to, kas tuo metu vyksta aukštesnėje kėbulo dalyje – su poveikiu mūsų komfortui, pojūčiams važiuojant“, – sakė V. Žuraulis.

Sostinės universiteto tarptautiniai partneriai darbuojasi tyrinėdami ir tobulindami pusiau aktyvias važiuokles, o lietuvių užduotis – stengtis patobulinti pasyviąją važiuoklę.

„Pasiekti absoliutaus tobulumo komforto ir valdomumo prasme neįmanoma – reikia ieškoti kompromisų. Jų lengviausia pasiekti su moderniomis važiuoklės sistemomis, bet šiek tiek galimybių yra ir su paprastomis pakabomis“, – aiškino pašnekovas.

Nuo testų – į realybę

V. Žuraulio žodžiais, staiga pasunkėję ratai atliekant bandymus kai kuriais atvejais lemia nedidelius skirtumus. Atsiradę tam tikro dažnių diapazono virpesiai iš kelio sukelia gerokai daugiau problemų.

Be to, mokslininkai laužo galvą mėgindami tobulinti aktyvios ratų geometrijos sistemą. Jie siekia išsiaiškinti, ar įmanoma realiu laiku keičiant rato geometriją, pakreipiant padangos poziciją, laimėti daugiau stabilumo kritinėse situacijose, taip pat kompensuoti kitus atsiradusius trūkumus.

 Inovacijos: beorės padangos jau tapo realybe, tačiau mokslininkai ieško ir kitų būdų pagerinti važiavimo kokybę./ Gamintojo nuotr.

„Kol kas dirbome simuliaciniu režimu ir tiriame modelį su integruotu papildomu masės elementu. Analizuojame, kaip jis elgsis atliekant standartizuotus testus, sakykime, dvigubo juostos keitimo ar vadinamojo briedžio testo manevro metu. Atlikdami simuliacijas matome, kad šiek tiek naudos yra, kai didesnis ratų išvirtimas būtent į posūkio pusę. Fiksuojame mažesnį rato slydimą, mažesnį automobilio sukimosi intensyvumą, o tai gali lemti daugiau stabilumo tam tikrų situacijų metu“, – aiškino žinovas.

Pasak V. Žuraulio, mokslininkų laukia dar labai daug darbo, ypač persikeliant nuo simuliacinių testų į realią erdvę.