Dobre wyważenie, przyczepne opony i optymalnie skalibrowane zawieszenie nie wystarczą, by samochód stał się pożeraczem zakrętów. Konieczne jest też opanowanie sił napędowych.
Dotyczy to zarówno modeli z napędem na pojedynczą oś, jak i na cztery koła. Każdy samochód ma przynajmniej jeden mechanizm różnicowy. Jest niezbędny do skompensowania różnic w prędkościach obrotowych kół, które powstają podczas manewrowania lub jazdy po zakrętach.
Otwarty, czyli pozbawiony blokady dyferencjał działa dobrze do chwili pojawienia się znacznych różnic w przyczepności do nawierzchni kół danej osi. Wystarczy, że jedno z nich znajdzie się na fragmencie nawierzchni o obniżonej przyczepności (np. pokrytym piaskiem) albo zostanie odciążone na szybko pokonywanym zakręcie, a zacznie otrzymywać więcej sił napędowych. W skrajnej sytuacji – oderwania koła od nawierzchni lub ustawienia go na lodzie – na koło o niższej przyczepności trafi całość sił napędowych. Problemem stają się już nawet dysproporcje towarzyszące dynamicznej jeździe po zakrętach. Gdy odciążone koło dostaje więcej mocy, zaczyna buksować, nie mogąc przenieść ich na nawierzchnię. W mocnym aucie kończy się to bezproduktywnym paleniem jednej tylko opony.
Szpera w BMW, czyli klasyczna blokada
Rozwiązaniem problemu jest zblokowanie mechanizmu różnicowego. Całkowite jest stosowane w samochodach do driftu (zaspawany dyfer) czy terenówkach (ręcznie włączana blokada). Stuprocentowe zblokowanie oznacza, że bez względu na sytuację na drodze oba koła otrzymują identyczną porcję sił napędowych.
Rozwiązanie jest tylko z pozoru idealne. Z powodu ogromnych naprężeń zaspawany mechanizm różnicowy może się po prostu rozsypać. Jeżeli nie będzie on najsłabszym elementem układanki, urwie się coś innego – np. przegub. Przy niewielkich prędkościach, szczególnie na ciasnych zakrętach, samochód z zablokowanym dyferencjałem staje się podsterowny. By auto chętniej skręciło, konieczne jest przełamanie płużenia przodem mocnym dociśnięciu gazu. Z drugiej jednak strony nadrzucenie tyłem i ewentualne utrzymanie poślizgu jest łatwe nawet w słabszych wersjach silnikowych. Podczas jazdy spięcie kół przekłada się na nerwowość samochodu w koleinach i trudności ze stabilnym hamowaniem na łuku drogi. Auto z tzw. elektroszperą nie powinno przejść z pozytywnym wynikiem badania technicznego, a taka modyfikacja – szczególnie gdy dojdzie do poważniejszego wypadku i zostanie wykryta przez rzeczoznawcę, może przysporzyć kłopotów kierowcy.
Zupełnie legalne jest natomiast stosowanie częściowej blokady mechanizmu różnicowego, nazywanej szperą (niem. Sperre). To nic innego jak dwa dodatkowe sprzęgła między bocznymi kołami zębatymi a obudową mechanizmu różnicowego, które siłą tarcia zaczynają przeciwdziałać niekorzystnemu zjawisku. W uproszczeniu można powiedzieć, że procent spięcia wyraża, jaką ilość całkowitego momentu obrotowego jest w stanie otrzymać koło o większej przyczepności. Od dekad słabsze modele BMW można było za dopłatą wyposażyć w 25-procentową szperę. W niektórych – np. BMW 02 czy E21, oficjalnie oferowano też komplet płytek pozwalających na zacieśnienie blokady do 40 proc. Tak mocno spięty dyferencjał miało też kultowe 2002 Turbo. W późniejszych latach nawet najmocniejsze BMW M miały 25-procentową blokadę.
Wiskotyczne blokady z 325iX
Szpera płytkowa jest popularnym, ale niejedynym rozwiązaniem. W skrzyni rozdzielczej oraz tylnym moście napędzanego na cztery koła 325iX pracowały dwie wiskotyczne blokady – hermetycznie zamknięte puszki z umieszczonymi w minimalnej odległości płytkami z licznymi perforacjami. Są wypełnione olejem silikonowym, który gęstnieje wraz ze wzrostem temperatury wywołanym różnicą w prędkościach obrotowych kół. Kiedy dochodziło do poślizgu, wystarczyło docisnąć mocniej gaz, a ułamek sekundy później wiskotyczne blokady tworzyły niemal sztywne połączenie między przednią i tylną osią oraz lewym i prawym kołem z tyłu. Trójki ze spiętym napędem nie był w stanie zatrzymać nawet głęboki śnieg. Dodajmy, że blokady są niezbędnym elementem w samochodzie z permanentnym napędem 4×4. Jeżeli ich zabraknie, auto nie będzie w stanie ruszyć po uniesieniu jednego koła bądź postawieniu go na lodzie.
Aktywne blokowanie w 525iX
W 1991 roku napęd na cztery koła BMW zaczęło oferować w większej o rozmiar limuzynie. Serię 5 wyposażono w bardziej zaawansowany układ od stosowanego w mniejszym E30. Główną różnicą było wprowadzenie skrzyni rozdzielczej z elektronicznie sterowanym sprzęgłem wielopłytkowym, które odpowiadało za zmianę rozkładu momentu obrotowego między przednią i tylną osią. Punktem wyjścia było 36:64. Tylny mechanizm różnicowy był blokowany elektrohydraulicznie sterowanym sprzęgłem wielopłytkowym. We wrześniu 1993 roku konstrukcja mostu uległa uproszczeniu. Dyfer zaczął być blokowany poprzez selektywne hamowanie kół. Elektronika określała siłę interwencji w oparciu o sygnały z czujników ABS-u, obrotów silnika i położenia przepustnicy.
Elektroniczna blokada trafiła także do kolejnych modeli – zarówno z napędem na tył, jak i cztery koła. Jest znana jako system ABD-X (Automatic Differential Brake), który pozostaje aktywny nawet po wyłączeniu DSC. Nie jest to rozwiązanie idealne – długotrwała jazda w trudnych warunkach przyspiesza zużycie elementów ciernych. Z drugiej jednak strony to praktycznie darmowe rozwiązanie (do sterownika DSC wprowadzono po prostu dodatkowe algorytmy), które nawet minimalnie nie podnosi masy pojazdu. Przegrzanie hamulców nie powinno nastąpić, gdyż ich temperaturę kontroluje dodatkowy sensor.
Performance Control
Idąc za ciosem inżynierowie BMW rozwinęli hamulcową blokadę mechanizmu różnicowego. Znany z mniejszych SUV-ów marki system Performance Control(standard w X4, opcja w X3) nie reaguje po wystąpieniu problemów z trakcją, tylko stara się im aktywnie przeciwdziałać. Hamuje koła wewnętrzne do łuku drogi, przez co auto wykazuje naturalną tendencję do zacieśniania zakrętu, a większa porcja sił napędowych trafia na zewnętrzne, dociążone koła.
PC jest uproszczoną wersją debiutującego w 2008 roku wraz z pierwszą generacją X6 systemu DPC, czyli Dynamic Performance Control. To skomplikowany, ale i efektywny system, którego istotą działania, podobnie jak w aktywnych dyferencjałach wyczynowych samochodów, jest nie hamowanie, a dopędzanie kół. Sercem DPC jest komputer zbierający sygnały z czujników prędkości, skrętu kierownicy, wychylenia pedału gazu czy przeciążeń, które pozwalają na precyzyjne sterowanie pracą dwóch sprzęgieł wielopłytkowych i przekładni planetarnych. Każda para odpowiada za napędzanie jednego koła tylnej osi. Powstająca między nimi różnica momentu obrotowego do 1800 Nm redukuje podsterowność i poprawia stabilność. Auto staje się bardziej bezpośrednie i nawet podczas dynamicznej jazdy w slalomie wymaga płytszych ruchów kierownicą. DPC jest w stanie korygować zachowania samochodu także w fazie hamowania silnikiem.
Efektem jest mniejsza częstotliwość interwencji DSC. Nim system kontroli stabilności wkroczy do działania, uzyskanie pożądanego toru jazdy może być możliwe za sprawą DPC. Nieprzypadkowo BMW X6 było chwalone za zwinność auta mniejszego o rozmiar. Szkoda, że nic co dobre, nie trwa wiecznie. W pierwszym X6 DPC był elementem wyposażenia standardowego, ale obecnie – podobnie jak w X5 – wymaga dopłacenia blisko 17 tys. zł za pakiet adaptacyjnego zawieszenia Dynamic. Podczas prezentacji X5 F15 mieliśmy okazję do bezpośredniego porównania na torze sprawnościowym aut z tym pakietem i bez niego – różnica jest kolosalna. Bazowe X5 sprawiało wrażenie ospałego SUV-a w stylu typowym dla starych, dobrych aut z USA.
M Variable Differential Lock
W 2000 roku wraz z najmocniejszym E46 pojawiła się zaawansowana wersja klasycznego mechanizmu różnicowego, w którym stopień spięcia jest uzależniony od różnic w prędkościach obrotowych kół. Opracowany przez BMW M oraz GKN Viscodrive system M Variable Differential Lockdziała w pełni mechanicznie i – jak podaje BMW – w skrajnej sytuacji – może całkowicie wyrównać prędkości obrotowe kół. W puszce dyferencjału zamknięto sprzęgło wielopłytkowe oraz pompę uruchamianą przez różnicę w prędkościach obrotowych kół – została wypełniona 46 gramami oleju silikonowego, który gęstnieje. Tłok pompy zaczyna wywierać ciśnienie do 38 barów na płytki cierne, co powoduje spięcie dyferencjału i umożliwia ruszenie np. gdy jedno koło stanie na oblodzonym wzniesieniu. W przypadku 25-procentowej szpery zwykle jest to niemożliwe. W kolejnych latach M Variable Differential Lock trafiło do wszystkich tylnonapędowych eMek.
Następnym etapem rozwoju był debiutujący wraz z M5 F10 Active M Differential. Idea działania jest zbliżona do starszego dyfra. Stopień zblokowania (0–100 proc.) jest jednak regulowany przez nastawnik z elektrycznym sinikiem, który – w zależności od sygnałów z czujników DSC oraz wybranego trybu jazdy (w M Dynamic Mode działanie systemu jest wyostrzone). Po M5 inteligentna szpera trafiła do mniejszych modeli – z M2 włącznie.
Szpera w BMW wciąż w opcji
BMW nieprzypadkowo ograniczyło dostępność szper w swojej ofercie. W wymaganym podczas codziennej jazdy zakresie działania wystarczającym substytutem są blokady oparte na procedurze hamowania nadmiernie buksującego koła. W przeciwieństwie do klasycznej blokady nie wymagają montowania jakiegokolwiek dodatkowego elementu, a także są bezobsługowe. Dyferencjał ze szperą musi być wypełniony drogim olejem o specjalnych parametrach, a same płytki po wysokich przebiegach mogą kwalifikować się do wymiany.
Mechanizmy różnicowe z blokadą wciąż znajdują się w katalogu akcesoriów BMW M Performance. Spadająca świadomość techniczna klientów i cena przekraczająca 10 tys. zł sprawiają, że jest to rzadko wybierany dodatek. Jest tajemnicą poliszynela, że szpery dla BMW M Performance dostarcza firma Drexler. Kupując element bezpośrednio u producenta uda się nieco zaoszczędzić, ale cena i tak będzie daleka od okazyjnej. Za używany dyferencjał ze szperą do popularnych modeli BMW trzeba zapłacić zwykle 1000–2000 zł. Nawet dwukrotnie droższe mogą być mechanizmy po kompleksowej regeneracji.
Szymon Łukasik, Fot. BMW
