Napędy AWD i 4WD Forda w teorii i w praktyce

Napędy na cztery koła z założenia poprawiają skuteczność przeniesienia mocy na nawierzchnię, po której jedzie samochód. Na bezdrożach zwiększają one dzielność terenową wozu, a na płaskich nawierzchniach dają poczucie większego bezpieczeństwa i gwarantują lepsze osiągi względem aut o identycznych parametrach, ale pozbawionych przeniesienia momentu na obie osie. W grudniu mieliśmy możliwość odwiedzić ośrodek rozwojowy Forda w Lommel (Lommel Proving Ground), by przekonać się jak w praktyce działają różne typy napędów na cztery koła.

Według danych Forda 14 proc. samochodów w Europie to wozy z napędem na cztery koła. Ta liczba ma wkrótce wzrosnąć. Już teraz zainteresowanie autami wyposażonymi w różnego rodzaju systemy AWD, 4WD itp. jest duże, a w najbliższym czasie ma być jeszcze większe. Na mapie Europy najlepsze statystyki sprzedaży pojazdów z napędem na obie osie mają kraje, w których zimy są bardzo surowe oraz te, których znaczna część obszaru to teren górzysty. Dlatego absolutnym liderem pod względem udziału w lokalnym rynku jest Szwajcaria. Tutaj w 2014 roku 37 proc. nowych samochodów (87 013 aut) miało napędy AWD. Niewiele mniej, bo 35 proc. (42 324 egzemplarze) pojazdów nowych zostało wyposażonych napęd na cztery kola w Szwecji. Wysoko stoi też Norwegia (28 proc. - 67 868 aut), Austria (20 proc. - 49 349 aut), Finlandia (15 proc. - 14 293 auta) i Niemcy (14 proc. - 318 764 auta) z mniejszym udziałem, ale większą liczbą.

Wciąż coraz większym zainteresowaniem klientów cieszą się SUV-y. W 2013 roku Ford sprzedał w Europie 67 tys. aut tego typu, a przewidywania na rok 2016 wynoszą aż 200 tys. egzemplarzy. Różnica między 2010 a 2014 rokiem w statystykach sprzedaży dużych SUV-ów wszystkich marek w Europie pokazała przyrost o 0,5 mln aut do poziomu 1,6 mln. Jeszcze lepiej rokuje rynek małych SUV-ów. Tu w 2010 roku nabywców znalazło 200 tys. aut, a cztery lata później 800 tys. Co ciekawe, nie oznacza to wcale zwiększenia zainteresowania napędami AWD w tego typu pojazdach. Wraz z rosnącą sprzedażą SUV-ów zmienia się także grupa odbiorców tego typu samochodów. W 2010 roku 58 proc. nowych dużych SUV-ów w Europie miało napęd na cztery koła, a cztery lata później 49 proc. W przypadku małych SUV-ów spadek był w tym czasie jeszcze większy – z pułapu 45 proc. do zaledwie 15 proc.

Skąd w takim razie przy takich wynikach tak optymistyczne prognozy Forda, zapowiadające 120-procentowy wzrost sprzedaży samochodów z AWD i 4WD? W 2014 roku marka z niebieskim owalem sprzedała 63 tys. aut z tymi napędami. Ford przewiduje, że w 2016 wartość ta wzrośnie do pułapu 139 tys. pojazdów. Jakim sposobem? Po pierwsze – liczba modeli oferowanych z AWD lub 4WD ma wyniesie aż 8, co stanowi blisko połowę gamy. Po drugie, wzrasta sprzedaż aut z AWD wśród klientów kupujących duże samochody, takie jak Mondeo. W latach 2010-2014 skoczyła ona o 100 proc. z 7-procentowego poziomu udziałów.

Ford oferuje kilka rodzajów napędów na cztery koła. W potężnym Rangerze funkcjonuje układ 4WD. Napęd ten może pracować trybach 2H, 4H i 4L, czyli odpowiednio – z napędzaną tylną osią, napędzanymi obiema osiami oraz z drugim z tych wariantów z reduktorem. W Rangerze możliwość przełączania między 2H a 4H istnieje do prędkości 120 km/h dzięki systemowi Electronic Shift-on-the-Fly.

Napęd na cztery koła pojawi się teraz także w Transicie. Nosi on tę samą nazwę, co jego inne warianty pracujące w modelach Mondeo, S-Max, Galaxy, Kuga i Edge, ale w rzeczywistości różni się od nich konstrukcją. Standardowo moment obrotowy trafia w Transicie z iAWD na tylną oś. W trybie automatycznym oprogramowanie iAWD decyduje jaka część momentu trafia na przednią oś. Może ono przekazać tam do 50 proc. jego wartości. Różnica między Transitem a pozostałymi autami z iAWD polega także na tym, że kierowca może sam zdecydować o blokadzie układu, która zapewnia stały rozdział mocy między przednią a tylną oś.

Kolejna wariacja iAWD trafiła do modeli Kuga, Edge oraz Mondeo, S-Max i Galaxy. Tutaj standardowo napędzane są przednie koła. Wielopłytkowe sprzęgło elektromagnetyczne może w zależności od potrzeb dołączać tylną oś. System potrzebuje 20 milisekund na analizę i reakcję. Samo sprzęgło załącza się po 100 milisekundach. Tu należy rozróżnić systemy z SUV-ów i te, które trafiły do Mondeo, S-Maxa i Galaxy. iAWD w tej drugiej grupie mają możliwość krótkotrwałego przekazania do stu procent momentu obrotowego na tylną oś. Następuje to jednak jedynie w sytuacjach ekstremalnych. Napędy w Kudze i Edge'u mogą przydzielić tylnej osi nie więcej niż 50 proc. mocy generowanej przez silnik.

Właściwości trakcyjne samochodów z iAWD poprawiane są przez system Torque Vectoring Control, co można tłumaczyć na język polski jako kontrolę wektorowania momentu obrotowego. Nie sprawia to jednak, że lepiej rozumiemy czym ten system jest. W uproszczeniu mówiąc, zarządza on momentem obrotowym dla każdego koła oddzielnie. Dlatego przypisując różne jego wartości dla poszczególnych kół TVC może wspomagać jazdę w łuku. Komputer sterujący analizuje sygnały z czujników przyspieszeń, kąt skręcenia kierownicy, prędkość pojazdu, prędkości obrotowe poszczególnych kół i wiele innych czynników i na ich podstawie może np. zadecydować o przekazaniu większej ilości momentu obrotowego na koła zewnętrzne. Przyspieszając je TVC wymusza skręt pojazdu, wspomagając działanie układu kierowniczego. Na tej zasadzie działają np. dwukołowe pojazdy takie jak Segway – zmiana kierunku ruchu odbywa się przez wprowadzenie różnicy prędkości obrotowej kół.

Napęd na cztery koła, z którego Ford jest obecnie najbardziej dumny i który stanowi w tym momencie szczytowe osiągnięcie marki w tej dziedzinie, to Ford Performance All-Wheel Drive. Jest on stosowany w nowej generacji sportowego Focusa RS.

Czym wyróżnia się konstrukcja pracująca w hot hatchu Forda? Napęd na cztery koła jest tu wyposażony w dwa dodatkowe sprzęgła znajdujące się między tylnym mechanizmem różnicowym a kołami, kontrolowane w systemie Dynamic Torque Vectoring. Komputer sterujący pracą całego układu nie zarządza w Ford Performance All-Wheel Drive rozdziałem mocy przez centralny mechanizm różnicowy, bo takowego tu po prostu nie ma. Zamiast tego dawkowanie momentu obrotowego realizowane jest przez dwa wspomniane sprzęgła umieszczone z tyłu. Dzięki temu istnieje możliwość całkowitego odłączenia tylnej osi (co w praktyce nie jest realizowane), jak również przekazanie całości mocy trafiającej na tył auta wyłącznie na jedno koło.

Tu należy dodać istotną uwagę. Nie można mylić transferu 100 proc. momentu obrotowego dostarczanego na tylną oś wyłącznie na jedno koło z jego rozdziałem między przodem a tyłem. Może tu trafić i tak dużo, bo 70 proc. całej wartości generowanej przez silnik. I to właśnie jest maksimum, które komputer może przekazać na wybrane koło.

Zasada działania Ford Performance All-Wheel Drive od strony logiki jest właściwie taka sama jak w przypadku Torque Vectoring Control. Komputer rozdziela moment obrotowy między poszczególne koła na podstawie analizy sygnałów z różnego rodzaju czujników. System analizuje stan samochodu (prędkość, prędkość obrotową poszczególnych kół, przyspieszenia w różnych kierunkach itp.) z częstotliwością 100 Hz i wspomaga polecenia wydawane przez kierowcę za pośrednictwem kierownicy, dokręcając auto przez różnicę prędkości obrotowych kół.

Układ napędowy Forda Focusa RS został uzbrojony w różne tryby działania. Oprócz tych standardowych i torowych, należy wyróżnić dwa. Pierwszy to Drift, w którym maksimum mocy trafia na tylną oś, a Dynamic Torque Vectoring tak zarządza jej rozdziałem między koła, by ułatwić utrzymanie auta w kontrolowanym poślizgu. Sens dla wydajności szybkiej jazdy? Zerowy. Dla dostarczenia frajdy z jazdy – nieoceniony. Drugi tryb, który należy wyróżnić to całkowite odłączenie elektronicznych kagańców. Przedstawiciele Forda podkreślają, że ta marka doskonale zdaje sobie sprawę z tego, po co ludzie kupują wozy sportowe i nie chcą ograniczać osób, które chcą jeździć polegając wyłącznie na swoich umiejętnościach.

By przekonać się jak wyżej opisane napędy sprawdzają się w praktyce, jako jedna z trzech redakcji z Polski odwiedziliśmy z Fordem ośrodek badawczy tej marki w Belgii – Lommel Proving Ground. Jest to zamknięte centrum rozwojowe mieszczące się niedaleko granicy z Holandią, na wschód od Antwerpii. Tereny te Ford zakupił w 1964 roku. Lokalizacja nie była przypadkowa. Lommel Proving Ground znajduje się mniej więcej w połowie odległości między niemieckimi a brytyjskimi zakładami Forda. Obecnie trwa tam rozbudowa infrastruktury, w tym budowa nowych odcinków utwardzonych. W trakcie testów, które mieliśmy w programie korzystaliśmy z owalnego toru wysokich prędkości, toru asfaltowego, zawierającego głównie kręte odcinki, uzupełnionego o brukowe fragmenty oraz z części offroadowej.

Zazwyczaj z zagranicznych wyjazdów z producentami przywozimy ze sobą swoje zdjęcia. Nie tym razem. Ponieważ po Lommel Proving Ground poruszają się zamaskowane prototypy, po przyjeździe musieliśmy oddać na czas pobytu nie tylko aparaty i ale także telefony. Wynika to z troski Forda nie tylko o zachowanie swoich nowości w tajemnicy. Producent ten udostępnia odpłatnie ośrodek także innym markom, które mogą tam prowadzić badania swoich konstrukcji. Zatem w interesie Forda jest zapewnienie dyskrecji i innym firmom. Tego deszczowego dnia, którego prowadzone były jazdy Fordami z napędami na cztery koła, Infiniti testowało na owalu zamaskowane Q30.

Wspomniane opady tylko zmusiły napędy Forda do bardziej intensywnej pracy, a kierowców do większej czujności. Mnie na samym początku przypadła jazda modelami Mondeo, S-Max i Galaxy. Liderem kolumny był kierowca Forda w Mustangu. Reszta musiała w poszczególnych wozach starać się dotrzymać tempa. Trasa wiodła częściowo przez owal, a w większości przez kręty tor znajdujący się w wewnętrznej części ośrodka.

Dynamiczna jazda Mondeo mimo braku znajomości toru i krętej, a miejscami falistej trasy nie była wielkim wyzwaniem. Ten wóz nawet w wersji FWD prowadzi się pewnie, sprawia wrażenie, jak na swoje rozmiary, auta skutecznie trzymającego się asfaltu. Zaskoczeniem było dopiero prowadzenie S-Maxa i Galaxy. To duże auta ze środkiem ciężkości osadzonym wyżej niż w Mondeo. Do tego inna jest tu pozycja za kierownicą, przez co nieco inne są też wrażenia z jazdy. Samochody te mają wszystkie cechy, które są niezbędne, by sądzić, że szybka jazda po mokrych łukach nie jest dobrym pomysłem. To zaskakujące jak skutecznie napęd iAWD utrzymywał te kredensy w ryzach. Co najważniejsze, również w przypadku Mondeo, robił to bardzo dyskretnie. Gdyby nie wykresy rozdziału momentu obrotowego, wyświetlane między zegarami, trudno byłoby wskazać kiedy tylna oś dołącza się by pomóc w trudnej sytuacji. Nie dało się zauważyć nawet takiego delikatnego szarpnięcia, jakie pojawia się np. w Oplu Insigni, gdy do gry na łuku wkracza tylna oś.

W terenie wyznaczone były dwie trasy. Jedna – łagodniejsza przeznaczona była dla Kug i Edge'ów. Bardziej wymagającą mieliśmy pokonać Rangerami. Pickupy Forda poradziły sobie z nią z łatwością i każdy, kto kiedykolwiek wcześniej pozwolił sobie na więcej w terenie wiedział, że te pickupy z mocarnymi dieslami, napędem na cztery koła i reduktorem bez problemu pokonałyby znacznie trudniejszy teren. Nie oznacza to jednak, że był to przejazd zupełnie łatwy. Crossovery prawdopodobnie miałyby spory problem na ostrym podjeździe z nierównościami przy szczycie, wymagającymi sporego wykrzyżu. Dlatego trasa dla Kugi i Edge'a była prostsza do pokonania. Napędy tych wozów miały jednak szansę wykazać się dzięki śliskim, zabłoconym odcinkom.

Edge'a niestety nie mieliśmy możliwości sprawdzić samodzielnie, ponieważ były to egzemplarze prototypowe dla wersji europejskiej tego samochodu. Dlatego do tego auta prawdopodobnie jeszcze wrócimy przy innej okazji.

Na koniec wisienka na torcie – Ford Focus RS. Pierwszy raz na żywo spotkałem tę maszynę podczas ubiegłorocznej, wiosennej premiery Mustanga. Najgorętszy hot hatch Forda był wtedy wystawiony na lotnisku wraz z modelami Vignale. Pierwsza dawka tego samochodu była więc tylko przelotnym spotkaniem. Muszę przyznać, że dawkowanie emocji w wykonaniu Forda jest dla mnie, trochę przez przypadek, znakomite. Tym razem zasiadłem jedynie na fotelu pasażera, dzięki czemu zanim sam poprowadzę tę maszynę, mogłem przekonać się jak dużo potrafi Focus RS w rękach zawodowego kierowcy.

W aucie przywitał mnie sympatyczny gość, którego miałem nadzieję wypytać o trochę szczegółów podczas naszego przejazdu. Jednak bardzo szybko zamknął mi gębę już na pierwszym zakręcie. Ten sam mokry asfalt, na którym przed chwilą pociłem się w Galaxy Focus RS pokonał pełnym ogniem bez zająknięcia, jak po szynach. Białe słupki obok błyszczącej, czarnej serpentyny mijaliśmy chyba w odległości milimetrów. W kolejnych łukach kierowca Forda, który zna ten ośrodek jak własną kieszeń, wykazał się iście ułańską fantazją. Focus poszedł bokiem jak rasowe RWD. Wydech tylko co chwila strzelał niczym Barrett M82.

Gdy już myślałem, że trochę się uspokoiłem, oswoiłem się z emocjami i teraz chwilę pogadamy, kierowca postanowił, że przed jedną z hopek znajdujących się na tym torze nie warto szczególnie zwalniać. Moje cztery litery lekko oderwały się od fotela, a od rąbnięcia kaskiem o sufit powstrzymały mnie tylko pasy bezpieczeństwa. Kierowca tylko z uśmiechem i absolutnym spokojem komentował jak przyjemnie Focus RS składa się do zakrętów, jak łatwo utrzymać go w poślizgu, a później z niego go wyprowadzić. Chociaż o to nie pytałem, dowiedziałem się także, jak dużo sztywniejsze jest nadwozie nowego RS-a od poprzedniego, którego ten człowiek sam posiadał. Padła nawet jakaś wartość w procentach, ale jej nie pamiętam. Pamiętam za to na jak miękkich nogach opuściłem wnętrze Focusa RS oraz jak intensywny był zapach przysmażonych hamulców, który temu towarzyszył.

W rękach zawodowca napęd hot hatcha Forda w połączeniu z 2,3-litrowym EcoBoostem naciągnął mi na twarz szeroki uśmiech, a serce wkręcił na najwyższe obroty. Jak to wygląda z perspektywy kierowcy, przekonam się już w lutym i już teraz zapraszam Was na relację, którą przeczytacie na Autokult.pl za około miesiąc.