Napędy Quattro to obsesja Audi, za którą stoi niesamowita technika

Legenda głosi, że pomysł na Audi z napędem na cztery koła narodził się przez przypadek. A było to tak: testując nowy prototyp, z którego narodziło się potem Audi 100, niemieccy inżynierowie wybrali się zimą do Skandynawii. Audi już wtedy chciało, żeby ich samochody dawały sobie świetnie radę w trudnych warunkach. Okazało się jednak, że 200-konny prototyp setki nie radził sobie zbyt dobrze na oblodzonych, pokrytych śniegiem krętych drogach.

W takich warunkach dobrze sprawdzał się mały, wojskowy pojazd testowany w tych samych miejscach przez ludzi z Volkswagena. Był to Volkswagen Iltis - 75-konne toczydełko, wyposażone w napęd na 4 koła. Teraz ta wiedza jest tak powszechna, że cała sytuacja może wydawać się nam trochę śmieszna, ale ludzie z Audi nie mogli na początku uwierzyć, że ich prototyp wypada tak słabo w porównaniu z dość prymitywną, wojskową konstrukcją. W końcu ktoś zaproponował, żeby lekko zmodyfikować napęd Iltisa i umieścić go w sedanie o większej mocy. Człowiekiem, który podjął się tego zadania był Walter Tresser.

Tak narodziło się Audi A1, czyli odrobinę przedłużony, jeden z piękniejszych modeli Audi 80 z pięciocylindrowym silnikiem o mocy 200 koni. Napęd na cztery koła był strzałem w dziesiątkę. A1 „łykało” oblodzone zakręty bez żadnych problemów, zachęcając kierowcę do mocniejszego wciskania pedału gazu. Ferdinand Piech, szef działu technicznego Audi, po osobistym przetestowaniu A1 stwierdził, że nie ma na co czekać i rewolucyjny napęd musi czym prędzej trafić do masowej produkcji.

Jedyne czego brakowało, to jakiejś dobrze brzmiącej nazwy. Tutaj z pomocą kolejny raz przyszedł język łaciński (gdybyście nie wiedzieli: Audi to łacińska transkrypcja nazwiska Horch, po polsku oznacza tyle co „słuchaj”) i słowo quattro, czyli „cztery”. Pierwsza generacja Audi Quattro sprzedała się w 17 tys. egzemplarzy. Klienci bardzo chwalili sobie nowy rodzaj napędu, a kierowcy rajdowi...

No cóż, Quattro ma na swoim koncie 23 wygrane rajdy WRC i 4 tytuły mistrza świata. Napęd stworzony przez niemieckich inżynierów doprowadził również do powstania najbardziej legendarnej kategorii rajdowej - grupy B. Rajdowy team Audi to istna legenda lat 80. - czteronapędową 80 jeździła m.in. Michelle Mouton, która do dzisiaj uznawana jest za najbardziej utalentowaną kobietę, która kiedykolwiek startowała w rajdach WRC.

Z dzisiejszego punktu widzenia pierwszy napęd Quattro miał banalnie prostą konstrukcję. Moc silnika przenoszona była na obie osie przez trzy mechanizmy różnicowe, z których dwa wyposażono w ręcznie włączane blokady. Żeby wycisnąć z niego maksimum możliwości, kierowca musiał wiedzieć, w których momentach musi ręcznie zablokować mechanizm różnicowy i jak reagować na zmienną charakterystykę prowadzenia samochodu. Większość dzisiejszych kierowców mogłaby mieć z tym nie lada problem.

Na szczęście już rok później (w 1982 r.) Audi zamieniło nieporęczne, mechaniczne dźwignie na pneumatyczny system aktywowany przyciskami przy skrzyni biegów. Kolejna ewolucja nastąpiła w 1986 r., kiedy międzyosiowa blokada została zastąpiona dyferencjałem o ograniczonym poślizgu. Jego oficjalna nazwa to mechanizm Torsen (skrót od „torque sensing”), który potrafi automatycznie blokować jeden z wałów, przy wykryciu utraty przyczepności.

Na suchej nawierzchni, Torsen rozdziela moment obrotowy między obie osie w proporcjach 50:50. Kiedy jedna z nich traci przyczepność, trzy pary ślimacznic osadzonych na kołach walcowych przedniego i tylnego wału napędowego blokują dyferencjał przenosząc więcej mocy na przód, bądź tył samochodu w proporcjach 25:75 lub 75:25. Pierwsza generacja Torsena występowała w Audi Quattro, najcudowniejszym na świecie Audi 80 (to był mój pierwszy samochód - pierwsza miłość nie rdzewieje, szczególnie jeśli pokryta jest ocynkiem), Audi 100 i Audi RS2.

Równolegle z udoskonalaniem mechanizmu Torsen, inżynierowie Audi eksplorowali również inne czteronapędowe rozwiązania. I tak, w 1988 r. w Audi V8 pojawił się układ z wielopłytkowym, hydraulicznym sprzęgłem wspomagającym planetarny, międzyosiowy mechanizm różnicowy. Rozwiązanie to pozwalało na prawie 100-proc. blokadę mechanizmu różnicowego, dzięki czemu cały moment obrotowy mógł być przenoszony w pełni na jedną z osi.

Kolejna zmiana pojawiła się wraz z debiutem pierwszej generacji Audi A4. Niemcom udało się ulepszyć tradycyjnego Torsena, dzięki czemu międzyosiowy mechanizm zaczął reagować znacznie szybciej i przestał tak strasznie hałasować. W A4 zadebiutował też system EDS (Elektronische Differentialsperre), czyli komputerowy system blokady mechanizmu różnicowego - protoplasta dzisiejszych systemów kontroli trakcji, który kontrolował moment obrotowy dla pojedynczych kół przy pomocy aktywowania poszczególnych hamulców.

Pierwsze generacja EDS nie była przesadnie wydajna - w modelach sportowych, oznaczonych literą S, EDS radził sobie do 80 km/h. W pozostałych wersjach wyłączał się po przekroczeniu 40 km/h. Niby niewiele, ale ruszanie na śliskiej nawierzchni z EDS-em i tak było bardzo przyjemne. I dynamiczne.

Trzecia generacja mechanizmu Torsen to kosmiczna technologia. Pierwszy raz pojawiła się w modelach S4 i RS4. Konstrukcje przedniego i tylnego wału napędowego zaczęły różnić się miedzy sobą, przez co w optymalnych warunkach moment obrotowy przenoszony był na nie w proporcjach 40:60. Wjeżdżając na śliską nawierzchnię, tylna oś mogła przyjąć nawet 80 proc. momentu obrotowego. Przednia trochę mniej - 60 proc. Przeniesienie momentu obrotowego kontrolowane było zarówno przez nowy (w tamtych czasach) system EDC i tzw. tarcze cierne - połączenie to skutkowało precyzyjnym prowadzeniem samochodu na oblodzonej nawierzchni.

Wierni przewodniemu hasłu Audi: przewaga dzięki technologii, niemieccy inżynierowie nie spoczywali na laurach. Wraz z debiutem Audi A5, system EDC został zastąpiony nowym, tylnym mostem ze stożkowym dyferencjałem wyposażonym w dwie przekładnie planetarne kontrolowane hydraulicznie przez sprzęgła cierne. Brzmi to strasznie skomplikowanie, ale najważniejszą cechą tej konstrukcji było to, że pozwalała ona na znacznie szybsze wchodzenie w zakręty i kontrolowanie przyczepności dzięki przenoszeniu momentu obrotowego na jedno z tylnych kół.

Torsen, przy całej swojej wspaniałości miał jednak jedną, dużą wadę. Dosłownie. Zajmował sporo miejsca i nijak nie dało się go zmieścić w modelu TT, który pojawił się w 1998 r. Wiele koncernów zapewne stwierdziłoby, że skoro napęd na obie osie się nie zmieści, to go po prostu nie będzie. Ale nie Audi. Inżynierowie z Ingolstadt wpadli na genialny pomysł, że do TT-tki da się wpasować napęd Syncro Volkswagena (który śnił się po nocach każdemu właścicielowi przednionapędowego Golfa GTI). Honor jednak nie pozwalał na zwykłe zapożyczenie technologii opracowanej przez kogoś innego. Dlatego do napędu Syncro, w Audi TT (i w Audi A3) dołożono jeszcze sprzęgło Haldex.

Haldex to, uwaga, lepkościowe sprzęgło wielopłytkowe sterowane komputerowo przez pompę hydrauliczną. Jego zaletą, w porównaniu do konstrukcji wiskotycznych jest to, że potrafi ono przenieść 100 proc. momentu obrotowego na jedną z osi. I to w o wiele krótszym czasie. Działa to mniej więcej tak, że na tylnej osi znajduje się elektroniczny czujnik, który reguluje ciśnienie w pompie hydraulicznej i w razie potrzeby blokuje sprzęgło.

Kolejną odmianą napędu quattro, która najbardziej sprzyja ekonomicznej jeździe jest napęd Ultra. Czym się charakteryzuje? Zamiast przekazywać domyślnie moment obrotowy silnika na obie osie, tak jak ma to miejsce w przypadku mechanizmu Torsen, napęd Ultra napędza zazwyczaj tylko przednie koła. Niemieccy inżynierowie wyliczyli, że takie rozwiązanie pozwala zaoszczędzić ok. 0,3 l paliwa na każde 100 km.

Nie oznacza to jednak, że tylna oś pozostaje bezczynna. Komputerowe czujniki sterujące napędem Ultra bez przerwy monitorują takie rzeczy, jak pozycja kierownicy, pozycja pedału gazu, czy prędkość obrotową poszczególnych kół są w stanie przewidzieć moment utraty przyczepności przedniej osi na pół sekundy wcześniej.

Tego typu prognoza skutkuje uruchomieniem skomplikowanego mechanizmu bazującego na dwóch sprzęgłach. Zarówno umieszczonego klasycznie w skrzyni biegów i dodatkowego, które znajdziemy w dyferencjale przy prawej półosi. Taka kombinacja zapewnia pozwala na niezwykle płynne dołączenie napędu na tylną oś, które błyskawicznie potrafi wyciągnąć samochód z poślizgu.

Quattro to tylko nazwa handlowa, która obejmuje kilka różnych technologii wykorzystywanych przez niemiecki koncern.  Audi nie ogranicza się do udoskonalania pojedynczego typu napędu na obie osie, dzięki czemu czteronapędowe modele projektowane w Ingolstadt są "szyte na miarę". W nowym Audi A8 najlepszym rozwiązaniem okazał się być centralny mechanizm różnicowy Torsen. W kultowych już modelach sportowych, takich jak RS6, czy RS7 lepiej sprawdza się Torsen CSM. Mniejsze Audi z kolei lepiej sprawdzają się z Haldexem.

Kolejnym, dużym krokiem w ewolucji Audi będzie napęd E-tron Quattro, który opiera się w zasadzie na dwóch niezależnych jednostkach napędowych, przy czym ta zamontowana z tyłu będzie w pełni elektryczna. Konkurencja stosuje już to rozwiązanie u siebie, powstrzymałbym się jednak od żartów z opóźnienia Audi. Konstrukcje projektowane w Ingolstadt wymagają dopracowania każdego detalu. Spieszyć można się dopiero potem. Na przykład na torze wyścigowym.