25 χρόνια Tεχνολογία
Από την εποχή του Φορντ _μόντελ T_ το αυτοκίνητουπήρξε πάντα η κινητήρια δύναμη της παγκόσμιας
βιομηχανίας και, αντίστοιχα, ένα σημαντικό πεδίο
εξέλιξης της τεχνολογίας. Μιας τεχνολογίας που δεν
είχε πάντα εφαρμογές μόνο στα μέσα μεταφοράς ή,
αντίστροφα, δεν προερχόταν πάντα από την ίδια την
αυτοκινητοβιομηχανία, επιβεβαιώνοντας έτσι τη
συνολική συμμετοχή της τελευταίας στην εξέλιξη του
_τεχνικού πολιτισμού_.
Παρακολουθώντας στενά την εξέλιξη της τεχνολογίας των
αυτοκινήτων τα τελευταία 25 χρόνια, σχηματίζει κανείς
την αρχική εντύπωση ότι δεν υπήρξε καμία επαναστατική
εξέλιξη. Αυτό οφείλεται στην τεχνολογική συνέχεια
αυτής της 25ετίας και στο γεγονός ότι οι αλλαγές
ήρθαν προοδευτικά, βασισμένες σε ιδέες που
προϋπήρχαν. Το μυστικό της επανάστασης όμως (και δεν
είναι υπερβολική η λέξη) που πραγματοποιήθηκε τα
τελευταία 25 χρόνια είναι ότι στη διάρκειά τους
υπήρξε η _ευρύτερη_ τεχνολογική εξέλιξη η οποία
επέτρεψε την εφαρμογή αυτών των παλιών ιδεών που
είχαν υλοποιηθεί μέχρι τότε μόνο στο χαρτί ή το πολύ
σε κάποια πανάκριβα και όχι αξιόπιστα πρωτότυπα.
H βασική μορφή των αυτοκινήτων φαίνεται να είναι
ακόμα η ίδια, όπως την έχουν συνηθίσει τουλάχιστον
τρεις γενιές ανθρώπων. Μόλις τώρα έρχονται τα πρώτα
μηνύματα για την πραγματική αλλαγή-σοκ στη μορφή και
την τεχνολογία των αυτοκινήτων (ηλεκτρικά και
υβριδικά αυτοκίνητα, καύσιμο υδρογόνο κ.λπ.). Στα
χρόνια που πέρασαν όμως έκαναν την εμφάνισή τους και
καθιερώθηκαν τεχνολογικές λύσεις που σίγουρα
αποτέλεσαν μεγάλα βήματα προς τα εμπρός, κάνοντας τα
σημερινά αυτοκίνητα εντελώς διαφορετικά από εκείνα
του 1970, παρόλο που δεν το δείχνουν. Ας δούμε τις
σημαντικότερες απ_ αυτές.
των: Δημήτρη Αλεξάνδρου & Πέτρου Σακελλαρίου
1.
Αντιολισθητικά Συστήματα Πέδησης (Antilocking Braking Systems)
H εξάπλωση των δισκόφρενων συνεχίζεται στη δεκαετία του _70,
οι μηχανικοί όμως των εταιριών προσανατολίζουν την έρευνά τους
σε συστήματα πέδησης τα οποία θα προλαμβάνουν το μπλοκάρισμα
των τροχών κατά το φρενάρισμα.
Οι βασικές αρχές του ABS είναι απλές: το σύστημα _αισθάνεται_
ότι κάποιος τροχός μπλοκάρει, οπότε μέσω μιας βαλβίδας μειώνει
την πίεση στο κύκλωμα των φρένων και ο τροχός συνεχίζει να
περιστρέφεται. Τα πρώτα μηχανικά συστήματα που παρουσιάστηκαν
δεν είχαν την ακρίβεια και την ταχύτητα που χρειαζόταν, γι_
αυτό και δε βγήκαν σε μαζική παραγωγή. H εισβολή των
ηλεκτρονικών στην αυτοκινητοβιομηχανία έλυσε το πρόβλημα και
το ABS πρώτης γενιάς της BOSCH έκανε την εμφάνισή του στο
εμπόριο το 1978. Από τότε που πρωτοεμφανίστηκε το σύστημα
μέχρι σήμερα έχουν παρουσιαστεί διάφορες διατάξεις με
διαφορετικούς αριθμούς αισθητήρων και κυκλωμάτων λειτουργίας,
με κύριο στόχο τη βέλτιστη λειτουργία με παράλληλη μείωση του
συνολικού κόστους του. Σήμερα συνδυάζεται με σύστημα ελέγχου
της πρόσφυσης, όπως το ABS/ASR II της BOSCH.
2.
ΠΑΘΗΤΙΚΗ ΑΣΦΑΛΕΙΑ - ΑΕΡΟΣΑΚΟΙ
H έρευνα στον τομέα της παθητικής ασφάλειας βρίσκεται σε
έξαρση στις αρχές της δεκαετίας του _70, με επίκεντρο την
τεχνολογία των αερόσακων. Στα πρώτα συστήματα το φούσκωμα του
σάκου γινόταν με τη χρήση πεπιεσμένου αέρα, αργότερα όμως
εμφανίστηκαν οι πυροτεχνικοί αερόσακοι οι οποίοι επικράτησαν.
Με τη μείωση της τιμής τους η χρήση τους εξαπλώθηκε ακόμα και
στα φθηνότερα μοντέλα, έτσι σήμερα μπορούν να τοποθετηθούν
ακόμα και σε μικρά αυτοκίνητα σαν το Πούντο. Εκτός όμως από
τους αερόσακους εξελίχθηκαν και οι ζώνες ασφαλείας, οι οποίες
σε πρώτη φάση έγιναν αυτόματες και στη συνέχεια συμπληρώθηκαν
και με προεντατήρες, ενώ παράλληλα εμφανίστηκε η διαιρούμενη
κολώνα τιμονιού στο Procon-Ten της ?ουντι, το οποίο
απομακρύνει το τιμόνι από τον οδηγό στις δυνατές μετωπικές
συγκρούσεις. Πέρα όμως από τα μεμονωμένα συστήματα παθητικής
ασφάλειας άλλαξε και ο σχεδιασμός του αυτοκινήτου, με το
σχεδιασμό των ζωνών ελεγχόμενης παραμόρφωσης, των πλευρικών
δοκών ασφαλείας, καθώς και την τοποθέτηση μαλακών υλικών στο
εσωτερικό του αυτοκινήτου για την αποφυγή των τραυματισμών των
επιβατών σε περίπτωση σύγκρουσης. Το τίμημα για τις
προσπάθειες βελτίωσης της παθητικής ασφάλειας που μερικές
φορές φτάνουν σε υπερβολές, ήταν η αύξηση του βάρους των
αυτοκινήτων, με ανάλογες συνέπειες στις επιδόσεις και την
κατανάλωση.
3.
ΤΕΤΡΑΚΙΝΗΣΗ
Μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του _80 η τετρακίνηση ήταν
χαρακτηριστικό των οχημάτων εκτός δρόμου. H παρουσίαση όμως
(και η πλήρης επικράτηση) των τετρακίνητων αυτοκινήτων στα
ράλλυ άνοιξε την πόρτα για την εφαρμογή της τετρακίνησης και
στα αυτοκίνητα των κοινών θνητών. Για την εφαρμογή όμως αυτή
απαιτήθηκε και η εξέλιξη των διαφορικών περιορισμένης
ολίσθησης, όπως τα Τόρσεν και οι συνεκτικοί σύνδεσμοι που
έλυσαν το πρόβλημα της συνεχούς μετάδοσης της κίνησης και
στους 4 τροχούς με σωστή κατανομή της ροπής στους δύο άξονες,
σε συνδυασμό και με τον έλεγχο της πρόσφυσης.
4.
ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΕΣ ΑΝΑΡΤΗΣΕΙΣ
Οι υδροπνευματικές αναρτήσεις δεν ήταν κάτι καινούριο για τη
δεκαετία του _70, παρουσίασαν όμως σημαντική εξέλιξη στη
δεκαετία του _80. H εμφάνιση των ηλεκτρονικών ήταν και σε αυτό
τον τομέα _η λυδία λίθος_, οδηγώντας στην εξέλιξη των
ηλεκτρονικά ελεγχόμενων αμορτισέρ μεταβλητής σκληρότητας, μαζί
με συστήματα σταθεροποίησης του ύψους του αμαξώματος. H
κορύφωση θα έρθει με την εφαρμογή της ενεργητικής ανάρτησης,
κάτι όμως που μέχρι στιγμής δεν έχει επιτευχθεί παρά μόνο σε
ορισμένα πειραματικά μοντέλα. Ήδη πάντως έχουν παρουσιαστεί
_ημι-ενεργητικές_ αναρτήσεις σε αυτοκίνητα όπως η Σιτροέν XM
και το Νισάν Ινφίνιτι, προσφέροντας πάντως πολύ καλά
αποτελέσματα σε σχέση με τα συμβατικά συστήματα.
5:
ΠΟΛΥΒΑΛΒΙΔΟΙ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ
H τεχνολογία τους είναι γνωστή από το 1913. Τη συναντούσαμε
όμως περιθωριακά και μόνο σε αγωνιστικές εφαρμογές. Στις αρχές
της δεκαετίας του _70 ξεκίνησε μία σοβαρή προσπάθεια για
μαζική παραγωγή αυτοκινήτων με πολυβάλβιδους κινητήρες. H
προσπάθεια όμως διακόπηκε για δέκα περίπου χρόνια λόγω άλλων
προτεραιοτήτων που προέκυψαν από τις δύο ενεργειακές κρίσεις.
Από τα μέσα της δεκαετίας του _80 οι πολυβάλβιδοι κινητήρες
ξαναεμφανίστηκαν στο προσκήνιο και σήμερα καλύπτουν ένα πολύ
μεγάλο ποσοστό της αγοράς ακόμα και στα μικρά αυτοκίνητα. O
πολυβάλβιδος σχεδιασμός εξασφαλίζει μεγαλύτερη ισχύ στις
υψηλές στροφές λόγω της καλύτερης _αναπνοής_ του κινητήρα.
Όμως αυτό έχει το τίμημα της μη ομαλής κατανομής της ροπής
στις χαμηλές στροφές, πρόβλημα που τα τελευταία χρόνια τείνει
να εξαλειφθεί χάρη στη χρήση εξελιγμένων ηλεκτρονικών
συστημάτων ελέγχου.
6:
ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΛΕΓΧΟΥ
H σημαντικότερη ίσως τεχνολογική εφαρμογή των τελευταίων
χρόνων στα αυτοκίνητα δεν προέρχεται από την
αυτοκινητοβιομηχανία. H έκρηξη στην εξέλιξη των
μικροηλεκτρονικών που σημειώθηκε στη δεκαετία του _80 επηρέασε
πολύ τις εξελίξεις στην αυτοκινητοβιομηχανία. Στην αρχή
κατασκευάστηκαν τυπωμένα κυκλώματα που έλεγχαν χωριστά τις
λειτουργίες των συστημάτων ψεκασμού και ανάφλεξης βάσει των
συνθηκών λειτουργίας του κινητήρα. Αργότερα, ο έλεγχος των
συστημάτων αυτών ενοποιήθηκε, χάρη στην εξέλιξη ισχυρών
μικροϋπολογιστών οι οποίοι μέχρι σήμερα χρησιμοποιούνται για
τον πλήρη έλεγχο των λειτουργιών του κινητήρα, αλλά και άλλων
συστημάτων του αυτοκινήτου, όπως το ABS, το σύστημα ελέγχου
πρόσφυσης κ.λπ.
7:
O ΤΡΙΟΔΙΚΟΣ ΚΑΤΑΛΥΤΗΣ
H μεγάλη πίεση της κοινής γνώμης τα τελευταία 25 χρόνια για
μείωση της ρύπανσης από τα αυτοκίνητα, ανάγκασε τους
αμερικανούς κατασκευαστές αυτοκινήτων στις αρχές της δεκαετίας
του _70, λίγο αργότερα τους Ιάπωνες και στη δεκαετία του _80
και τους Ευρωπαίους να υιοθετήσουν τον τριοδικό καταλύτη σαν
τη μοναδική λύση για τη σημαντική μείωση των εκπομπών ρύπων
από τα αυτοκίνητα. Σε αυτό βοήθησε και η ανάπτυξη των
ηλεκτρονικών συστημάτων ελέγχου των κινητήρων που επέτρεψε τη
διατήρηση της αναλογίας αέρα-καυσίμου πολύ κοντά στη
στοιχειομετρική, πράγμα απαραίτητο για την καλή λειτουργία του
καταλύτη.
8:
ΑΕΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗ
H πικρή εμπειρία από την ενεργειακή κρίση εκείνης της εποχής
οδήγησε τους κατασκευαστές στη δεκαετία του _70 σε μία
προσπάθεια εξοικονόμησης καυσίμου μειώνοντας το βάρος και
βελτιώνοντας την αεροδυναμική των αμαξωμάτων. Προσπάθειες για
τη μελέτη της αεροδυναμικής συμπεριφοράς των αυτοκινήτων είχαν
από πολύ παλιά, χωρίς όμως πρακτική εφαρμογή τους στα
αυτοκίνητα παραγωγής. Το 1982, σχεδόν από τη μία μέρα στην
άλλη, ο μέσος συντελεστής οπισθέλκουσας των αυτοκινήτων
μειώθηκε από το 0,40 στο 0,30. Τι είχε συμβεί; Οι μηχανικοί
συνειδητοποίησαν πως το μεγαλύτερο μέρος της αντίστασης του
αέρα οφειλόταν σε σχεδιαστικές λεπτομέρειες όπως τα _λούκια_
που προεξέχουν στη σκεπή, σκεπάζοντας τα πλαίσια στις πόρτες
των αυτοκινήτων, οι κακοσχεδιασμένοι εξωτερικοί καθρέφτες, οι
ρόδες που εξέχουν από τα φτερά, οι μάσκες που θύμιζαν...
προσόψεις κτιρίων κ.λπ. Το συντηρητικό σχήμα των αυτοκινήτων
δεν ήταν πάντως η αιτία.
Πρώτη η ?ουντι παρουσίασε λοιπόν ένα αυτοκίνητο που σε καμία
περίπτωση δε σοκάριζε με το σχήμα του (αντίθετα ήταν μάλλον
ένα συντηρητικό αυτοκίνητο τριών όγκων), αλλά δεν είχε κανένα
από τα στοιχεία που προαναφέραμε. Οι πόρτες _αγκάλιαζαν_
ελαφρά τη σκεπή, δεν υπήρχαν λούκια, τα πλαίσια των παραθύρων
βρίσκονταν στο ίδιο επίπεδο με την επιφάνεια του αμαξώματος, η
μάσκα και το παρμπρίζ είχαν τη σωστή κλίση, οι αρμοί ανάμεσα
στους προβολείς και το αμάξωμα ήταν όσο πιο στενοί γινόταν, τα
πόμολα στις πόρτες δεν προεξείχαν και οι καθρέφτες ήταν
αεροδυναμικά σχεδιασμένοι. Το αποτέλεσμα ήταν η θεαματική
μείωση του συντελεστή οπισθέλκουσας που από τότε μέχρι σήμερα
κυμαίνεται στα ίδια επίπεδα που θέσπισε εκείνο το ?ουντι 100.
Τα αμαξώματα σήμερα σχεδιάζονται με βάση τις ίδιες αρχές, με
μικρές βελτιώσεις και μεταβολές στη σχεδίαση που επιβάλλουν οι
σύγχρονες τάσεις.
ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ME ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΗ
H μεγάλη εξέλιξη των ηλεκτρονικών υπολογιστών στη δεκαετία του
_80 ήταν φυσικό να έχει εφαρμογές και στην
αυτοκινητοβιομηχανία, προκαλώντας μια πραγματική επανάσταση
στις μεθόδους σχεδιασμού. H αντοχή των αμαξωμάτων άρχισε να
υπολογίζεται με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων, κάτι που
οδήγησε σε λεπτομερέστερο υπολογισμό των φορτίων και κατά
συνέπεια στη μείωση του βάρους. Αργότερα με την ίδια μέθοδο
έγιναν και εξομοιώσεις της συμπεριφοράς του πλαισίου σε
περίπτωση σύγκρουσης με αποτέλεσμα τη βελτίωση των
χαρακτηριστικών παθητικής ασφάλειας των αμαξωμάτων. H εξέλιξη
δε σταμάτησε εκεί. Σήμερα με ηλεκτρονικό υπολογιστή γίνεται η
εξομοίωση της κίνησης των επιβατών σε περίπτωση σύγκρουσης, ο
αεροδυναμικός σχεδιασμός των αμαξωμάτων, αλλά και η σχεδίαση
επιμέρους εξαρτημάτων όπως έμβολα, δίσκοι φρένων κ.λπ.