Napęd quattro od 1980 r. przeszedł drogę od ręcznie blokowanego centralnego mechanizmu różnicowego, przez kolejne generacje wykorzystujące mechanizm Torsen, po układy sterowane elektronicznie. Odmiana ultra, wprowadzona w 2016 r., umożliwia przełączanie napędu między przednią osią a obiema osiami. Jej działanie opiera się na dwóch sprzęgłach oraz oprogramowaniu analizującym warunki jazdy.

Audi opisuje zastosowanie tego rozwiązania w modelach A6 allroad V6 TDI oraz A6 allroad e-hybrid. Wariant wysokoprężny wykorzystuje trzylitrowy silnik z układem miękkiej hybrydy MHEV plus i elektrycznie napędzaną sprężarką. Wersja e-hybrid to hybryda typu plug-in (PHEV), której akumulator trakcyjny można ładować z zewnętrznego źródła.

Dwa sprzęgła ograniczają straty w układzie napędowym

Pierwszym elementem wykonawczym układu quattro ultra jest elektronicznie sterowane sprzęgło wielopłytkowe przy wyjściu ze skrzyni biegów. Drugie sprzęgło, rozłączające, znajduje się w mechanizmie różnicowym tylnej osi. Jeśli w danej sytuacji napęd na wszystkie koła nie zapewnia wyraźnej korzyści, system rozłącza oba sprzęgła. Wał napędowy oraz elementy tylnego układu napędowego zostają wówczas czasowo odłączone, co ogranicza tarcie i zwiększa efektywność.

Takie rozwiązanie pozwala odłączyć wał napędowy i zatrzymać elementy tylnego zespołu napędowego odpowiedzialne za istotną część strat wynikających z oporów wewnętrznych. Znaczenie ma więc nie tylko przerwanie przekazywania momentu obrotowego na tylną oś, lecz także unieruchomienie podzespołów, których praca w danej chwili nie jest potrzebna.

Układ korzysta z tej możliwości przede wszystkim podczas spokojnej jazdy przy niewielkim obciążeniu. Gdy warunki wymagają napędu obu osi, ponownie łączy wcześniej odłączone elementy.

Sterownik quattro ultra analizuje więcej niż poślizg

Strategia sterowania opiera się na przewidywaniu, kiedy potrzebny będzie napęd wszystkich kół. Algorytm uwzględnia m.in. kąt skrętu kierownicy, zapotrzebowanie na moc, wybrany tryb skrzyni biegów, przyspieszenie poprzeczne i wzdłużne, ruchy nadwozia oraz współczynnik tarcia między oponami a nawierzchnią.

System dostosowuje swoje działanie również do sposobu prowadzenia samochodu i ustawień Audi drive select. Spokojniejsza jazda oznacza rzadsze dołączanie tylnej osi, a dynamiczna – częstsze korzystanie z napędu wszystkich kół. W obliczeniach uwzględniany jest także czas, przez jaki napęd obu osi pozostaje aktywny w określonych sytuacjach.

Działanie predykcyjne dobrze ilustruje szybkie pokonywanie zakrętu. Sterownik może przewidzieć, że wewnętrzne przednie koło zbliża się do granicy przyczepności, i dołączyć tylną oś, zanim ta granica zostanie osiągnięta. Układ może też reagować na nagłą zmianę warunków, np. przejazd z suchego asfaltu na oblodzony fragment drogi.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Elektryka i elektronika

Steer-by-wire – koniec fizycznego połączenia kierownicy z kołami

Przez ponad sto lat każdy samochód opierał się na tej samej zasadzie: mechanicznym połączeniu kierownicy z przekładnią kierowniczą. Dziś rozwiązanie to odchodzi do historii. 

Hamulce i zawieszenie

Brake-by-wire – technologia, która zmienia układy hamulcowe i pracę warsztatów

Przez ponad 100 lat zasada działania samochodowego układu hamulcowego pozostawała niezmienna: siła nacisku na pedał hamulca była mechanicznie przekazywana do pompy hamulcowej, a następnie hydraulicznie do zacisków dociskających klocki do tarcz. Ten model właśnie odchodzi do historii.

0,5 s na przewidywanie, 200 ms na załączenie

Według Audi model obliczeniowy przewiduje konieczność dołączenia tylnej osi z wyprzedzeniem około 0,5 s. Samo załączenie trwa około 200 ms. Obejmuje synchronizację prędkości obrotowej odłączonych podzespołów i zamknięcie sprzęgła rozłączającego w tylnym mechanizmie różnicowym.

Są to dwa odrębne parametry: pierwszy opisuje wyprzedzenie decyzji sterownika, drugi – czas wykonania operacji przez układ napędowy. Układ działa z wyprzedzeniem m.in. podczas ruszania, mocnego przyspieszania, dynamicznego pokonywania zakrętów i jazdy po nawierzchni o ograniczonej przyczepności.

Moment obrotowy bez stałego rozdziału

Przy napędzie przedniej osi cały moment obrotowy trafia na przednie koła. Po dołączeniu tylnej osi jego rozdział między osie zależy od warunków jazdy oraz wymagań dotyczących trakcji, dynamiki i komfortu.

Podczas intensywnego przyspieszania znaczna część momentu może zostać skierowana na tylne koła. Audi podaje, że w pomiarach własnych na suchej nawierzchni udział tylnej osi w przenoszonym momencie przekraczał 70%. Nie jest to stała proporcja rozdziału momentu, lecz wynik uzyskany w konkretnych warunkach pomiaru.

Quattro ultra łączy zatem mechaniczną możliwość odłączenia części napędu z elektronicznie sterowanym ponownym załączeniem. O sposobie jego pracy decyduje zarówno bieżąca sytuacja, jak i przewidywane zapotrzebowanie na trakcję.

Źródło informacji: Audi Media Center