Układ napędowy samochodu to zespół elementów, które przekazują energię wytworzoną przez silnik do kół, umożliwiając ruch pojazdu. Składa się z różnych mechanizmów współpracujących w celu zapewnienia odpowiedniej mocy, momentu obrotowego oraz kontroli nad samochodem w różnych warunkach jazdy.
1. Funkcje układu napędowego
- Przenoszenie momentu obrotowego z silnika na koła.
- Zmiana przełożeń w celu dostosowania mocy i momentu obrotowego do warunków jazdy.
- Zapewnienie optymalnej przyczepności kół do nawierzchni.
- Umożliwienie skręcania pojazdu w przypadku napędu na przednią lub tylną oś (przy jednoczesnym przenoszeniu napędu).
2. Elementy układu napędowego
a) Silnik
- Źródło mocy wytwarzanej przez spalanie paliwa (w silnikach spalinowych) lub przez energię elektryczną (w samochodach elektrycznych).
- Generuje moment obrotowy, który jest przekazywany dalej w układzie napędowym.
b) Sprzęgło (manualne) lub konwerter momentu obrotowego (automatyczne)
- Sprzęgło (w manualnych skrzyniach biegów):
- Łączy i rozłącza silnik z resztą układu napędowego.
- Umożliwia płynne ruszanie i zmianę biegów.
- Składa się z tarczy sprzęgła, docisku i łożyska oporowego.
- Konwerter momentu obrotowego (w automatycznych skrzyniach biegów):
- Przekazuje moment obrotowy za pomocą płynu hydraulicznego.
- Działa również jako tłumik drgań i umożliwia płynniejsze zmiany biegów.
c) Skrzynia biegów
- Przekładnia, która zmienia przełożenie momentu obrotowego i prędkości obrotowej silnika, aby dostosować je do wymagań jazdy.
- Typy skrzyń biegów:
- Manualna: Kierowca samodzielnie zmienia biegi za pomocą dźwigni.
- Automatyczna: Samodzielnie dobiera przełożenia, bazując na warunkach jazdy.
- CVT (bezstopniowa): Umożliwia płynną zmianę przełożeń dzięki użyciu paska i stożkowych kół pasowych.
- Dwusprzęgłowa (DSG): Łączy cechy skrzyń manualnych i automatycznych, oferując szybkie zmiany biegów.
d) Wał napędowy
- Element stosowany w pojazdach z napędem na tylną lub obie osie.
- Przekazuje moment obrotowy ze skrzyni biegów lub skrzynki rozdzielczej do tylnego mostu lub dodatkowych mechanizmów w układzie 4x4.
- Wyposażony w przeguby krzyżakowe lub homokinetyczne, umożliwiające przenoszenie napędu pod różnymi kątami.
e) Mechanizm różnicowy
- Kluczowy element układu napędowego, który kompensuje różnicę prędkości obrotowej kół na tej samej osi, np. podczas skrętu.
- Typy mechanizmów różnicowych:
- Otwarte: Prosta konstrukcja, ale nieefektywne w trudnych warunkach (np. śliska nawierzchnia).
- Blokowane: Mechanizm blokuje się, zapewniając równy moment obrotowy na obu kołach.
- Ograniczony poślizg (LSD): Automatycznie ogranicza różnicę w prędkościach obrotowych kół.
- Elektroniczny mechanizm różnicowy: Wspomagany przez systemy takie jak ESP i ABS.
f) Półosie napędowe
- Łączą mechanizm różnicowy z kołami napędowymi.
- Wyposażone w przeguby homokinetyczne, umożliwiają przenoszenie momentu obrotowego pod zmiennymi kątami.
g) Skrzynka rozdzielcza (w pojazdach 4x4)
- Dystrybuuje moment obrotowy między przednią i tylną osią w pojazdach z napędem na cztery koła.
- Może być wyposażona w mechanizm różnicowy, blokady osi lub tryby przełączania napędu (np. 2H, 4H, 4L).
3. Typy układów napędowych
a) Napęd na przednią oś (FWD):
- Moment obrotowy przekazywany jest na przednie koła.
- Zalety:
- Lepsza przyczepność w złych warunkach (ciężar silnika nad napędzaną osią).
- Mniejsze straty energii.
- Lżejsza konstrukcja.
- Wady:
- Gorsze prowadzenie przy dużej mocy silnika (efekt szarpania kierownicy – torque steer).
b) Napęd na tylną oś (RWD):
- Moment obrotowy przekazywany na tylne koła.
- Zalety:
- Lepszy rozkład masy i prowadzenie w sportowych samochodach.
- Większa trwałość układu.
- Wady:
- Gorsza przyczepność w trudnych warunkach (np. śliskie nawierzchnie).
c) Napęd na cztery koła (4WD/AWD):
- Moment obrotowy rozdzielany między przednią i tylną oś.
- 4WD (napęd stały lub dołączany): Zwykle stosowany w pojazdach terenowych.
- AWD (napęd na wszystkie koła): Automatycznie dostosowuje rozkład momentu między osiami, stosowany w SUV-ach i samochodach osobowych.
- Zalety:
- Lepsza przyczepność i stabilność.
- Większa zdolność pokonywania trudnego terenu.
- Wady:
- Wyższe zużycie paliwa.
- Złożoność konstrukcji i większe koszty napraw.
d) Napęd hybrydowy i elektryczny:
- Hybrydowy: Łączy tradycyjny silnik spalinowy z elektrycznym. Silnik elektryczny wspomaga napęd podczas przyspieszania lub jazdy przy niskiej prędkości.
- Elektryczny: Moment obrotowy jest przekazywany bezpośrednio z silnika elektrycznego na koła. Brak mechanizmu różnicowego w niektórych konstrukcjach dzięki użyciu niezależnych silników na każdej osi.
4. Przekładnia końcowa
- Redukuje prędkość obrotową wału napędowego i zwiększa moment obrotowy, zanim zostanie on przekazany na koła.
- Dostosowuje przełożenie układu do wymagań pojazdu.
5. Dodatkowe elementy w zaawansowanych układach napędowych
a) System kontroli trakcji (TCS):
- Ogranicza poślizg kół podczas przyspieszania.
b) System stabilizacji toru jazdy (ESP):
- Pomaga utrzymać stabilność podczas jazdy w trudnych warunkach.
c) Torque Vectoring:
- Rozdziela moment obrotowy pomiędzy poszczególne koła na osi, poprawiając trakcję i sterowność.
d) System Hill Descent Control:
- Ułatwia zjazdy w trudnym terenie, kontrolując moment obrotowy i hamulce.
6. Diagnostyka i konserwacja układu napędowego
a) Regularne czynności:
- Sprawdzanie poziomu i stanu oleju w skrzyni biegów, przekładni końcowej i mechanizmie różnicowym.
- Kontrola pasków i przegubów półosi napędowych.
- Diagnostyka układu wspomagającego (np. czujników ESP i TCS).
b) Objawy problemów:
- Nietypowe dźwięki (stukot, szum) podczas jazdy.
- Wibracje lub trudności w zmianie biegów.
- Wycieki oleju w okolicach mechanizmu różnicowego lub skrzyni biegów.
Układ napędowy to jeden z najbardziej zaawansowanych systemów samochodu, wymagający regularnej konserwacji, by zapewnić niezawodność, wydajność i bezpieczeństwo podczas jazdy.
