Umiejscowienie silnika: jak wpływa na właściwości jezdne?
Umiejscowienie silnika określa, gdzie silnik jest umieszczony w samochodzie. Silnik, wraz z osprzętem, stanowi znaczną część masy pojazdu. Ta masa jest jednak skoncentrowana w relatywnie małej przestrzeni, co znacząco wpływa na położenie środka ciężkości samochodu oraz jego właściwości jezdne.
Położenie silnika bezpośrednio wpływa na obciążenie poszczególnych osi. Jeśli silnik znajduje się bliżej przedniej osi, ta oś jest bardziej obciążona. Z drugiej strony, gdy znajduje się bliżej tylnej osi, większy nacisk jest wywierany na tylną część pojazdu.
Treść
Im większy nacisk działa na oś samochodu, tym większą przyczepność mogą osiągnąć opony. Od stopnia przyczepności z kolei zależy prowadzenie samochodu w trudnych i ekstremalnych warunkach.
Umiejscowienie silnika wpływa więc nie tylko na właściwości jezdne, ale również na możliwość zastosowania konkretnych typów nadwozia. Generalnie rzecz biorąc, istnieją trzy podstawowe koncepcje umiejscowienia silnika:
1. Silnik umieszczony z przodu
Silnik umieszczony z przodu to jedna z najpopularniejszych konfiguracji w samochodach. W tej koncepcji silnik może być zamontowany poprzecznie lub wzdłużnie. Ułożenie poprzeczne jest typowe dla pojazdów z napędem na przednie koła, ponieważ jest kompaktowe i efektywnie wykorzystuje przestrzeń. Dzięki temu uzyskuje się więcej miejsca dla pasażerów i bagażu, co jest korzystne, szczególnie w mniejszych samochodach.
Ułożenie wzdłużne zazwyczaj występuje w pojazdach, które mają napęd na tylne lub wszystkie cztery koła. Ta konfiguracja zapewnia lepsze rozłożenie masy, co poprawia prowadzenie pojazdu. Wadą może być jednak bardziej skomplikowana konstrukcja i wyższe koszty utrzymania.
Obydwie konfiguracje wpływają na właściwości jezdne. Przy silniku poprzecznym pojazd może być bardziej podatny na nadsterowność, podczas gdy silnik umieszczony wzdłużnie wspiera bardziej zrównoważoną dynamikę jazdy, szczególnie przy większych prędkościach.
2. Silnik umieszczony z tyłu
Ta koncepcja jest stosowana przede wszystkim w samochodach sportowych i kompaktowych. Silnik może być umieszczony nad tylną osią lub za nią. Najczęściej mamy do czynienia z umiejscowieniem wzdłużnym, które napędza tylną oś, chociaż niektóre pojazdy mogą mieć również napęd na wszystkie koła.
Zaletą tylnego umiejscowienia silnika jest lepsza trakcja tylnych kół, co jest idealne przy przyspieszaniu. Dodatkowo, odciążenie przedniej części pojazdu zwiększa czułość układu kierowniczego, co doceniają kierowcy podczas sportowej jazdy. Wadą jest jednak nierównomierne rozłożenie masy, co może prowadzić do nadsterowności, szczególnie w zakrętach lub na śliskiej nawierzchni.
Ta konfiguracja była typowa dla ikonicznych modeli, takich jak Volkswagen Beetle czy Porsche 911. Chociaż nie jest tak powszechna jak umiejscowienie z przodu, pozostaje popularna w samochodach sportowych, gdzie priorytetem są osiągi i dynamika.
3. Silnik umieszczony w środku
Silnik umiejscowiony w środku, przed tylną osią, jest najczęściej stosowany w samochodach sportowych i supersamochodach. Ten typ umiejscowienia zapewnia niemal idealne rozłożenie masy pomiędzy przednią a tylną osią, co znacząco poprawia prowadzenie i stabilność pojazdu.
W tej konfiguracji silnik zazwyczaj umieszczony jest wzdłużnie i napędza tylną oś. Rezultatem tego jest wyjątkowa dynamika jazdy, która ma kluczowe znaczenie dla pojazdów wysokowydajnych. Wadą jest ograniczona przestrzeń dla pasażerów i bagażu, ponieważ silnik zajmuje znaczną część centralnej części pojazdu.
Ta koncepcja jest stosowana również w niektórych pojazdach hybrydowych, gdzie elektryczny napęd jest umieszczony z przodu, a silnik spalinowy w środku. Dzięki temu zapewniona jest optymalna równowaga i wysoka moc.
Jak umiejscowienie silnika wpływa na wybór nadwozia?
Samochód z silnikiem umieszczonym z przodu można skonstruować w każdej znanej wersji nadwozia. Dodatkowo, koszty produkcji takiego pojazdu są znacznie niższe niż w przypadku samochodów o innych koncepcjach. Zaletą samochodu z silnikiem umieszczonym z przodu jest także wysoka stabilność i lepsze właściwości hamowania.
W przypadku samochodu, który ma silnik umieszczony z tyłu, można z kolei efektywniej wykorzystać trakcję tylnej osi. Podczas przyspieszania bowiem wzrasta nacisk działający na tylną oś, co pozwala na przenoszenie na nawierzchnię większej mocy bez utraty przyczepności. Samochód, który ma silnik umieszczony z tyłu, zazwyczaj nie może być wykorzystany w najczęstszych wersjach nadwozia, takich jak sedan, hatchback czy kombi.
Umiejscowienie silnika po jednej stronie (z przodu lub z tyłu) powoduje specyficzne zachowanie pojazdu podczas pokonywania zakrętów.
Nadsterowność
Duża masa działająca na przednią oś samochodu powoduje, że podczas pokonywania zakrętu pojazd niechętnie zmienia kierunek jazdy.
Podsterowność: jak radzić sobie w poślizgu podsterowności?
Dlatego właśnie samochody z silnikiem umieszczonym z przodu podczas pokonywania zakrętu z dużą prędkością lub w gorszych warunkach przyczepności mają tendencję do kontynuowania pierwotnego kierunku i wypadają na zewnętrzny brzeg zakrętu. To zjawisko nazywa się nadsterownością.
Pretączyszenie
Duża masa działająca na tylną oś samochodu powoduje zjawisko zwane pretączyszeniem. Jest to przypadek, w którym przednia część samochodu chętnie skręca w zakręt, ale w momencie, gdy pojazd ma zmienić kierunek, tylna część podąża pierwotnym kierunkiem, co prowadzi do obrotu samochodu w przeciwnym kierunku lub niekontrolowanej rotacji.
Nadsterowność: Jak poradzić sobie w poślizgu nadsterowności?
Podobny przypadek może wystąpić również, gdy silnik jest umieszczony z przodu, a napędzana jest tylko tylna oś. W takim przypadku pod wpływem ciężkiego przodu i lekkiego tyłu w połączeniu z napędem na tylne koła może dojść do znaczącego pretączyszenia pojazdu.
Eliminacja pretączyszenia i nadsterowności
Eliminacja obydwu zjawisk jednocześnie jest możliwa dzięki różnym rozwiązaniom konstrukcyjnym układu samochodu. Do takich rozwiązań należy na przykład umiejscowienie silnika przed tylną osią samochodu (silnik umieszczony w środku).
Nadsterowność i podsterowność: jaka jest różnica?
Masa silnika w takim przypadku równomiernie obciąża obie osie w proporcjach 50:50. Jednak wada takiego rozwiązania to duża zewnętrzna wielkość samochodu oraz jego bardzo mała przestrzeń wewnętrzna. Dlatego to rozwiązanie wykorzystują głównie samochody sportowe i wyścigowe.
Wpływ napędu na pretączyszenie i nadsterowność
Umiejscowienie silnika to jednak nie wszystko. Eliminację pretączyszenia czy nadsterowności można osiągnąć także za pomocą napędu na wszystkie koła. Ten system doskonale sprawdza się nie tylko w terenie, ale także na nawierzchni, która jest oblodzona, mokra lub zakurzona.
Wadą napędu na wszystkie koła jest wyższa masa samochodu, ponieważ konieczne jest zastosowanie wielu komponentów do przeniesienia mocy silnika na wszystkie koła.
Wpływ napędu na właściwości jezdne
Umiejscowienie silnika nie jest jedynym czynnikiem wpływającym na właściwości jezdne samochodu. Istotną rolę w właściwościach jezdnych pojazdu odgrywa również typ napędu, o którym pisaliśmy w naszym artykule: Napęd: przedni, tylny, 4×4, jak wpływa na właściwości jezdne?