Technologie z bolidów dla aut osobowych

Hałaśliwe, paliwożerne - tak postrzega bolidy przeciętny człowiek, a technologie wykorzystywane przy ich tworzeniu wydają się być odległe o lata świetlne od tych wykorzystywanych w typowych autach osobowych. Jeszcze trudniej przyrównać je do bardzo oszczędnych hybryd, kupowanych przez osoby szanujące ekologię i stawiające na niskie koszty eksploatacji.

Można się jednak bardzo pomylić. W ciągu ostatnich lat wiele rozwiązań przetestowanych w pojazdach Formuły 1 i FIA WEC z powodzeniem znalazło zastosowanie u producentów samochodów osobowych.

Czy twórcy bolidów mogą skorzystać z dokonań konstruktorów pracujących nad autami osobowymi? Oczywiście. Stosują oni na przykład podobne systemy modelowania opon czy też takie, dzięki którym można stworzyć symulatory jazdy.

Ale jak twórcy najlepszych i najszybszych na świecie aut biorących udział w wyścigach mogą skorzystać na współpracy z konstruktorami silników elektrycznych, wykorzystywanych w napędach hybrydowych? Okazuje się, że nie tylko mogą, a wręcz bardzo tego potrzebują. W tym roku odbył się pierwszy w historii sezon wyścigów Formuły E, zatwierdzony przez Międzynarodową Federację Samochodów FIA. W wyścigach tych, które miały miejsce w Chinach, uczestniczyły bolidy napędzane 200-kilowatowymi silnikami elektrycznymi, produkowanymi przez firmę McLaren. Elektryczne auta wyścigowe do setki rozpędzały się w trzy minuty, a ich prędkość maksymalna wynosiła 225 km/h.

Coraz częściej tworzone są także bolidy, które posiadają napędy zarówno benzynowy, jak i elektryczny. Przy ich konstruowaniu cenione jest doświadczenie tych inżynierów, którzy projektowali napędy i baterie do aut osobowych.

Auta biorące udział w wyścigach FIA WEC i Formuły 1 muszą mieć nadwozia, które z jednej strony będą lekkie, a z drugiej – niezwykle wytrzymałe. Dlatego też idealnym materiałem do ich wykonania jest włókno węglowe – carbon. W 1981 roku powstał McLaren MP4/1 – pojazd Formuły 1 w całości wykonany z włókna węglowego, który ważył zaledwie 585 kg.

Już w 2003 roku włókno węglowe zostało zastosowane w aucie „cywilnym” – stworzono z niego nadwozie supersamochodu Mercedes Benz SLR McLaren. Dziś carbon stosowany jest w produkcji niektórych elementów nadwozia w luksusowych limuzynach, w autach sportowych – zarówno tych standardowych (Alfa Romeo 4C)
, jak i najdroższych na świecie (Koenigsegg CCR) czy też w pojazdach elektrycznych (BMW i3)
. Zainteresowanie tym materiałem rośnie: Volkswagen planuje szerokie wykorzystanie carbonu przy tworzeniu przyszłościowych nadwozi w pojazdach Audi, Lamborghini i Porsche.

Bezpośrednie wtryski paliwa, które dziś montuje się w każdym aucie napędzanym przez jednostkę benzynową, najpierw testowane były w bolidach. Z doświadczenia konstruktorów pojazdów sportowych korzystali także projektanci SUV-ów i aut terenowych – każda wyścigówka potrzebuje mieć napęd na obie osie.

Wyścigi Formuły 1 to niezwykle trudny sport, dlatego właśnie w samochodach, które biorą w nich udział, przetestowano cały szereg rozwiązań poprawiających bezpieczeństwo. Obecnie systemy te (system ABS, system kontroli trakcji i system kontroli stabilności) znajdują się na wyposażeniu aut osobowych. Nikt jednak pewnie nie podejrzewałby wyścigowych bolidów o związki z modnym ostatnio downsizingiem, który ma na celu oszczędzanie paliwa. Aby to osiągnąć, produkuje się silniki ze zmniejszoną liczbą cylindrów, o małej pojemności skokowej i wysokiej mocy uzyskanej dzięki turbodoładowaniu. Coraz częściej spotkać można wyścigówki, które posiadają turbodoładowane silniki, co prawda sześciocylindrowe, ale o pojemności skokowej mniejszej niż… dwa litry.

Silniki pracujące w ekstremalnych warunkach stały się także okazją do testowania nowoczesnych olejów syntetycznych, które również są stosowane „na rynku cywilnym”. Mercedes sprawdził w wyścigowych bolidach technologię Nanoslide (powlekania gładzi cylindrów), która jest dziś używana w jednostkach wysokoprężnych w seryjnych autach osobowych (np. w E350 BlueTec) i która pozwala na instalowanie wytrzymałych cylindrów z kutej stali, pracujących w lekkim, aluminiowym bloku.

Z technologii wykorzystywanych w wyścigach Formuły 1 i FIA WEC korzystają także producenci samochodów hybrydowych. A skoro o nich mowa, to nie może zabraknąć pierwszej produkowanej masowo – Toyoty Prius.

Prius pojawił się w salonach 17 lat temu jako pierwszy na świecie samochód z napędem wykorzystującym silnik spalinowy i elektryczny równocześnie. Trzy generacje oraz trzy i pół miliona sprzedanych pojazdów to doskonały wynik. Auto kojarzy się jednak przede wszystkim z maksymalną oszczędnością i spokojną jazdą. Co może mieć wspólnego z bolidami?

Toyota skonstruowała prawdziwe „monstrum” – bolid TS040 Hybrid – które odniosło wiele zwycięstw w rajdach długodystansowych FIA. Pojazd ten posiada napęd o łącznej mocy 1000 KM (520 KM generuje silnik spalinowy 3,7 l, resztę dwa silniki elektryczne). Zaawansowana elektronika z tego auta – mikrochipy i mikrokontrolery – ma trafić pod maskę nowej, czwartej generacji Priusa, która ujrzy światło dzienne pod koniec 2015 roku. Producent zapowiada, że spokojny dotąd Prius pokaże bardziej dynamiczne oblicze, a w sprzedaży pojawi się także wersja z napędem 4x4.

Swoją hybrydową wyścigówkę posiada także Mercedes – to W05Hybrid. Rozwiązania w nim testowane znalazły zastosowanie w Mercedesie S500 Plug In Hybrid.

Jest jeszcze jedna, bardzo charakterystyczna dla hybryd technologia, w skrócie nazywana KERS (Kinetic Energy Recovery System). To system odzyskiwania energii z hamowania, montowany w każdym nowoczesnym aucie hybrydowym. Pozwala on na darmowe doładowywanie akumulatorów podczas wciskania hamulca. Technologia ta również była stosowana w autach wyścigowych – nie tylko ze względu na oszczędności, ale przede wszystkim dlatego, że pozwala ona na uzyskiwanie dodatkowej mocy, która może wynieść nawet 80 KM. Kluczową rolę pełni tutaj specjalne koło zamachowe.

Zaawansowane prace prowadzi Volvo, które chce, aby samochody hybrydowe (rozwiązania testowano w modelu S60) mogły korzystać z dodatkowej mocy uzyskiwanej dzięki KERS. Dzięki temu będzie można i oszczędzać na paliwie, i cieszyć się dodatkową mocą, na przykład podczas poruszania się po trasie i w razie konieczności dynamicznego wyprzedzania.