ישנן בוכנות

סובארו אאוטבק ו־B4: סעפת יניקה באורך משתנה

הבעיה: למנוע הבוקסר של סובארו - שישה צילינדרים, 3.0 ליטר - יש תחום עבודה רחב שמשתרע על פני טווח סיבובי מנוע גדול. לאורך כל הטווח הזה נדרשת סעפת היניקה לספק תערובת אחידה של דלק ואוויר לשסתומי היניקה, אבל גלי הלם שיוצאים מהשסתומים בעת פתיחתם מפריעים לזרימת התערובת, ומשפיעים עליה אחרת בסל"ד גבוה לעומת סל"ד נמוך. בעצם זאת השאלה הקלאסית של מה עדיף, קצר ועבה או ארוך ודק: סעפת ארוכה ודקה תתאים יותר לתהודת ההלם הנגרמת בסל"ד נמוך ותסייע להזרמת התערובת בתחום זה; סעפת קצרה ורחבה, לעומת זאת, תתאים לתדר הגבוה יותר של התהודה בסל"ד גבוה.

הפיתרון: סובארו פתרה את הבעיה באמצעות סעפת יניקה חלזונית עם מחיצה נעה. בעזרת המחיצה, שהפיקוד על פעולתה אוטומטי ותלוי סל"ד, אפשר לשלוט באורך הסעפת. בסל"ד נמוך היא סגורה ואורך הסעפת מרבי, ובסל"ד גבוה היא נפתחת וגורמת לעיבוי ולקיצור הסעפת.

האמר H1: הרמת צירי הגלגלים

הבעיה: ל־H1 יש המון בעיות, ושתיים מהן - עומס על רכיבי ההנעה וקושי להתמודד עם מכשולי שטח - נגרמות פשוט מהגודל ומהמאסה המופרכים שלו. עוד בעיה היא תוצר לוואי של אופי השימוש בו, שכולל בעיקר נסיעה בדרכים לא סלולות: מצד אחד ההאמר כבד מאוד, ומצד שני אמור לנוע בחופשיות בכל סוג שטח ולהיות עמיד בפני פגעי טבע ואדם.

הפיתרון: הרמת הגחון כך שצירי הגלגלים נמצאים מעל מרכזי החישוקים, באמצעות שילוב שני גלגלי שיניים בתוך טבורי הגלגלים.

וזה רק בגלל שניפחתם לנו את הראש עם היום כדור הארץ הזה

טבור הגלגל של ההאמר - או ה"נאבה", אם אתם רוצים לצאת מבינים - מכיל שני גלגלי שיניים קטנים שממוקמים זה מעל זה. אם תביטו ברכיב הזה מהצד, תראו שהצירייה שמגיעה מהדיפרנציאל נכנסת לתוך קופסה מלבנית המקבילה בגובהה לחלקו העליון של חישוק הגלגל, ולא למרכז החישוק כמקובל. יחס ההעברה בין גלגלי השיניים עומד על 1:2, והמשמעות היא הכפלת המומנט שמועבר לכל גלגל - מה שמעניק להאמר יכולת טובה יותר להתמודד עם מכשולים בשטח ועם משקל עצמי כביר. גם מערכת הבלמים עלתה, והיא צמודה לשלדה במקום להיות במקום פגיע בתוך חישוק הגלגל. מעבר ליתרון הברור של הרמת גחון הרכב בשטח, המבנה הזה גם מאפשר להשתמש בגלגלים גדולים שבתורם מסייעים משמעותית ליכולת העבירות. תוסיפו לזה גחון חלק ואחיד לגמרי, ותקבלו מפלצת שיכולה לא רק לנסוע כמעט בכל שטח, אלא גם להחליק על הגחון על גבי טראסות ו/או מוניות צהובות.

פורשה קאיין מהדור האחרון: מוט מייצב אקטיבי

הבעיה: החלטנו לבנות רכב שטח, אבל הוא צריך לנסוע נורא מהר כדי להצדיק את הסמל של פורשה על האף. מעבר לזה יש פה התמודדות קלאסית בין מכונית גדולה וכבדה שעומדת גבוה מעל הכביש, לבין הצורך להצמיד אותה לאספלט.

הפיתרון: מוטות ייצוב אקטיביים שמשנים את המתח שלהם בהתאם לעומסי הצד.  

לפני הכל הסבר קצר: מוטות מייצבים הם חלק בלתי נפרד מכל מערכת מתלים של כלי רכב מודרני, ותפקידם לשלוט בזווית הגלגול של המכונית בזמן פנייה. המוטות עשויים מפלדה קפיצית ומכופפים בצורת ח' שוכבת. הם ממוקמים לרוחב המכונית (אחד מלפנים ואחד מאחור), ומחוברים בקצותיהם לזרועות המתלים ובעוד שתי טבעות לנקודות חזקות בשלדה. בעת פנייה נלחץ המתלה בצד שאליו נוטה המכונית ויוצר כוח פיתול על המוט, שמצידו מייצר כוח נגדי ושואף להרים את המתלה בחזרה. התוצאה היא מיתון משמעותי של ההטיה מחוץ לכיוון הסיבוב.

היתרון של מוטות הפיתול הוא שבנסיעה ישרה ואופקית אין להם כל השפעה על פעולת המתלים הרגילה; החיסרון הבולט שלהם הוא שקבוע הקפיץ של מוט הייצוב - כלומר מידת האלסטיות שלו, שממנה נגזרות העוצמה והמהירות של הכוח הנגדי שהוא מספק - יכול להתאים רק למשקל מסוים ולעומס צד נתון.

הפיתרון של פורשה למגבלה הזאת היה לשבור את המוט במרכזו, ולמקם בנקודת החיבור בוכנה הידראולית. באמצעות שליטה בכמות הנוזל ההידראולי בבוכנה אפשר למתוח או להרפות את מוט הייצוב, וכך לשלוט בנוקשות המתלים ובתגובה לכוחות הגלגול: רכה ונעימה כשנוסעים בעצלתיים, מהודקת ושטוחה כשטסים באוטובאן. השימוש בבוכנה מלאה בנוזל מאפשר אינסוף מצבי עומס בין הקצוות, ובשילוב מתלי האוויר שמנמיכים את הקאיין הגדולה ומקרבים אותה לאספלט, אפשר סופסוף לתת 200 בכביש.

לנדרובר דיסקברי 3 ו־4, ריינג'רובר, ריינג'רובר ספורט: דיפרנציאלים ננעלים

הבעיה: הדיפרנציאל הוא רכיב חשוב במערכת ההנעה, ובלנדרובר יש שלושה - אחד מרכזי שמקבל את הכוח מיחידת ההנעה ומפצל אותו לפנים ולאחור, ושניים נוספים שכל אחד מהם אחראי לחלוקת הכוח ימינה ושמאלה אל הגלגלים. הדיפרנציאלים נחוצים מאחר שבזמן פנייה עובר כל אחד מארבעת גלגלי הרכב דרך שונה באורכה, ומכאן שכל אחד מהם צריך להסתובב במהירות שונה. זה בדיוק מה שדיפרנציאל יודע לעשות. אלא שכל זה טוב ויפה רק לכביש, שבו האחיזה אחידה וטובה.

בשטח יש לצמיג אחיזה מעטה, ולפעמים הוא אפילו מתנופף באוויר. במצב כזה עדיף שתהיה יכולת להעביר חלק מהכוח מהגלגל המנוטרל לגלגל השני שנושא עכשיו את משקל הרכב, או אפילו לנעול לגמרי את המנגנון ולהפוך את הצירים לקשיחים - ממש כמו בטרקטורון ספורטיבי. ברוב רכבי השטח יש מנגנון מכני שמאפשר לקבע את הדיפרנציאלים באחד משני מצבים, נעול או משוחרר. השאלה היא איך משכללים את העסק ונותנים לו כמה גוני אפור כדי להתמודד טוב יותר עם תוואי שטח מסוגים שונים.

הפיתרון: כדי לתת לדיפרנציאלים דרגות נעילה שונות השתמשו אנשי לנדרובר במערך דסקיות בלם - בעצם מעין מצמד רב־דיסקי קטן - שעל הצמדתו מופקד מנוע חשמלי. המצמד הזה מספיק קטן בשביל להיות צמוד לבית הדיפרנציאל ומוגן מפגעי השטח. במצב החופשי הדיפרנציאל משוחרר, ומאפשר תנועה בטוחה בכביש. הפעלת המנוע החשמלי (על ידי פיקוד של נהג או זיהוי של אובדן אחיזה מבקרת המשיכה) תנעל את הדיפרנציאל ברמות הולכות וגוברות עד לנעילה מלאה.

ב.מ.וו מסדרות 5 ו־6: הגה עם תמסורת

הבעיה: לסובב המון את ההגה בזמן השתחלות לחניה זה מעצבן ופוגע אנושות בפאסון. מאידך, בנסיעה במהירות גבוהה ההיגוי צריך להיות מדויק ועדין, ולמצוא את שביל הזהב בין שתי הדרישות המנוגדות האלה זה טריק לא קטן.

הפיתרון: התקנת דיפרנציאל זעיר על מוט ההיגוי. פשוט וגאוני. כשהדיפרנציאל משוחרר יידרשו להגה מעט סיבובים בין הנעילות, ותתקבל מהירות הפניית גלגל חדה - מספיק חדה להשחיל את האוטו לחניה מלאה ברוורס בלי לסובב את ההגה מעבר למחצית הסיבוב בכל כיוון. מנוע חשמלי זעיר מניע את הדיפרנציאל ומפעיל בכך מערך של גלגלי שיניים זעירים. על ידי סיבוב בית הדיפרנציאל (באמצעות אותו מנוע חשמלי) מסוגל ההגה אפילו לתת תיקוני מסלול זעירים ולשנות את אופיו בהתאם לאופי הנהיגה במכונית: רגוע ורדום, או לארה קרופט עם PMS. כשהמהירות עולה לקצב של כביש מהיר מפסיק המנוע החשמלי את פעולתו, ומערך גלגלי השיניים ננעל ומעביר את מלוא תנועת גלגל ההגה למסרק. במקרה של תקלה או כשל חשמלי במכונית מבוטלת המערכת, וההגה חוזר להיות כאחד ההגאים הרגילים.

אגב, את המערכת הזאת מייצרת עבור ב.מ.וו חברת ZF, שבשמחה תמכור גם לך הגה כזה כדי שתוכל להתקין אותו בשרייד שלך.

קאדילק STS: בולם זעזועים נשלט חשמלית

הבעיה: דרישות מנוגדות לגבי התנהגות המתלים במצב של נסיעה איטית מול נסיעה מהירה, והצורך לתמוך במרכב כך שלא ייטה בפניות (פעולה שבאופן מסורתי עושים מוטות הייצוב שהזכרנו קודם).

הפיתרון: לא סתם פיתרון, אלא אחד מהיצירתיים ביותר לסוגיה מכנית בעולם הרכב. במערכת Magnetic Ride ממלאים את בוכנת בולם הזעזועים בנוזל

 המכיל חלקיקי מתכת שגודלם כאלפית המילימטר, במקום בשמן הידראולי רגיל. החלקיקים מגיבים לשדה מגנטי שמופעל עליהם על ידי אלקטרומגנט; עוצמת השדה משנה את אופן הסידור של החלקיקים, שמתיישרים בהתאם לקווי השדה המגנטי ובניצב לכיוון זרימת הנוזל בבולם הזעזועים. במילים אחרות, לפנינו בולם זעזועים שאפשר לשלוט באופן חשמלי במידת השיכוך שהוא מספק ולהתאים אותו לתנאי הדרך.

היות שהמערכת המדוברת חשמלית ביסודה, זמן התגובה שלה מהיר מאוד והיא מסוגלת לשנות את מאפייני השיכוך עד 1,000 פעמים בשנייה ולהגיב מיידית לשינויים בפני הכביש, פיתולים או העברות משקל חריפות. כבונוס, הנהג מסוגל לקבוע מראש אם הוא מעוניין באופי נסיעה רך ונעים או ספורטיבי ומהודק.

פורשה 911: שליטה במידה ובתזמון של פתיחת שסתומי המנוע

הבעיה: קושי בוויסות כמות התערובת שנכנסת לתאי השריפה כך שתהיה אופטימלית על פני טווח סל"ד רחב.

הפיתרון: תזמון שסתומים משתנה והרמת שסתומים משתנה. כבר ראינו בעבר וריאציות שונות לתזמון משתנה של שסתומי המנוע, שהפך לשכיח גם בקרב יצרניות רכב להמונים כמו הונדה, טויוטה ואחרות. פורשה עצמה הציגה מערכת

 כזאת כבר ב־1993 - קראו לה VarioCam - אבל כל המערכות הנ"ל הן דו־שלביות ולא ליניאריות, כלומר לא מאפשרות שליטה במידת הפתיחה של השסתומים אלא רק בתזמון שלהם. VarioCam Plus של פורשה היא הראשונה שמציעה שליטה בשני הפרמטרים.

המערכת החדשה משתמשת בלחץ שמן כדי לשנות את זווית גל הזיזים - אותו גל שלוחץ על השסתומים וקובע איזה מהם ייפתח ומתי - ביחס לראשי השסתומים. כך היא שולטת בתזמון הפתיחה שלהם על פני טווח של כמה מעלות, ולא רק בשני מצבים. במקביל משתחרר פין זעיר בראש השסתום, המאפשר לו לשקוע ומצמצם את מרווח הפתיחה שלו. עוד כדאי לדעת שבתוך ראש השסתום נמצא קפיץ־עזר שמסייע לקפיץ הראשי בעומס המוגבר, וגם מנטרל גלי תהודה (רזוננס) שעלולים לגרום לשבירת הקפיץ הראשי.

ב.מ.וו X5 ,X3, סדרות 3, 5 ו־7: טורבו בטור

הבעיה: תקנות זיהום אוויר מחמירות מחייבות שימוש במנועים בנפח קטן מבעבר, מה שמחייב שילוב של מערכות הגדשה - או כפי שאפילו אליעזר בן יהודה היה קורא לזה, טורבו - כדי לשמור על רמת הספק שתיתן ביצועים טובים. טורבו גדול יכול ליצור לחץ גבוה יותר מטורבו קטן, ומכאן הספק גדול יותר לנפח מנוע נתון. מצד שני, נדרש לו יותר זמן כדי להגיע לסל"ד דחיסה מועיל, וביטוי נפוץ אחד לעניין הוא השהיית טורבו, שזה דבר מבאס לאללה. בעיקר במנועי דיזל.

הפיתרון: במקום מגדש אחד גדול וכבד ובעל השהיה ארוכה, שני מגדשים - אחד קטן והשני כביר - על שני ענפים מקבילים של אותה סעפת.

המגדש הקטן מגיב בזריזות לכל שינוי בפתיחת המצערת; כשהעומס מתגבר נפתח נחיר משתנה של המגדש הקטן ומגביר את הלחץ במקביל לתחילת הסיבוב של המגדש השני, הגדול, על הענף המקביל. הפעולה המשותפת של שני המגדשים מספקת לחץ גבוה בסעפת היניקה יחד עם ספיקת אוויר מוגברת מאוד, והתוצאה היא כמעט 300 כ"ס ו־65 קג"מ ממנוע דיזל 3.0 ליטר - כל זה תוך צריכת דלק ממוצעת של 11 ק"מ לליטר. מרשים.

פולקסווגן (כל המכוניות בקבוצה, כולל דגמי אודי וסקודה): TSI

הבעיה: תקנות זיהום אוויר מחמירות מחייבות הקטנה של נפח המנועים. שילוב מערכות הגדשה הופך להכרח, אבל אלה סובלות ממגרעות שכבר הזכרנו: מורכבות מכנית ותגובה מושהית.

הפיתרון: סדרת TSI של קונצרן פולקסווגן משלבת מגדש־על (בעצם מדחס שמופעל מכנית בידי המנוע) במקביל למגדש טורבו. בנוסף לזה משתמשים המנועים האלה במערכת הזרקת דלק ישירה לתוך תאי הבעירה. היתרונות של מגדש העל טמונים בתגובה המיידית לזינוק בסל"ד המנוע, ובתפוקה היעילה ביותר שהוא מספק בסל"ד נמוך ובינוני. אחריו משתלב במאמץ מגדש הטורבו, שממשיך בדחיסת התערובת מסל"ד ביניים לגבוה. התוצאה היא מנוע בנפח 1.2 ליטר שמפיק הספק זהה לזה של מנוע 1.6 אטמוספרי (105 כ"ס), ומומנט גבוה ממנו - כמעט 18 קג"מ (מנוע 2.0 ליטר אופייני יפיק כ־19 קג"מ). לצד נתוני התפוקה עומדת צריכת דלק של כ־14 ק"מ/ליטר, ונתון פליטת CO2 נמוך של 124 גר'/ק"מ. גירסאות ביצועים של המנוע הזה מפיקות 122 כ"ס מנפח של 1.2 ליטר, ואפילו 180 כ"ס מנפח של 1.4 ליטר.

פורשה 911, פנמרה: תיבת הילוכים רובוטית PDK

הבעיה: רבים וטובים ומפונקים לא אוהבים להעביר הילוכים ביד, אבל תיבות ההילוכים האוטומטיות גוזלות כוח רב מהמנוע, מאפילות על היכולת שלו ושל המכונית, מוסיפות לצריכת הדלק ומגבירות את הזיהום.

הפיתרון: תיבת הילוכים רובוטית שאשכרה עובדת. זה המקום להדגיש שהיצרנית הראשונה שיישמה בהצלחה את הקונספט היתה דווקא פולקסווגן, שהביאה את ה־DSG (Direct Shift Gearbox) להמונים, אבל מתחת למכסה המנוע של פורשה זה בכל זאת יותר סקסי.

העיקרון פשוט למדי: שני מצמדים משולבים זה בזה. על הציר של המצמד הראשון נמצאים ההילוכים האי־זוגיים, ועל הציר של השני ההילוכים הזוגיים. מערכת הניהול מזהה אם מדובר בתאוצה או בתאוטה ומכינה מראש הילוך גבוה או נמוך יותר בהתאם לצורך, ומכאן זה רק פעולה פשוטה של מזלג־שילוב מכני שנע ימינה או שמאלה לפי קסטת ההילוכים שעליו לשלב. זאת תיבת ההילוכים הרובוטית המוצלחת הראשונה בייצור המוני, והיא מחליפה באופן גורף תיבות הילוכים אוטומטיות מסורתיות שמבוססות על ממיר מומנט. פעולתה אכן חוסכת בדלק, והיא חדה ומהירה יותר מתיבה אוטומטית רגילה. עם זאת, משקלה העצמי עדיין גדול יותר משל תיבת הילוכים ידנית, ולכן בגירסאות החמות ביותר של פורשה עדיין צריך לערבב הילוכים בידיים.

אודי A5 ,A4 ו־A6: מולטיטרוניק

הבעיה: תיבות ההילוכים האוטומטית הרגילות (טיפטרוניק) מתקשות להחזיק מעמד עם מנועים המפיקים יותר מ־28 קג"מ.

הפיתרון: תיבת הילוכים רציפה ומחוזקת שתשרת את גירסאות המנוע החזקות של היצרנית.

בטרם הוצגה משפחת ה־DSG - או S tronic, כפי שנקראות התיבות האלה באודי - היתה המולטיטרוניק הפיתרון לבעיית העמידות של התיבות האוטומטיות הרגילות. בבסיס זאת תיבת הילוכים רציפה רגילה לגמרי, ממש כמו זאת שיש בכל קטנוע צנוע. אבל רק בבסיס: את מקום הרצועה שאחראית לתמסורת בתיבות ההן תופסת שרשרת מסיבית וחזקה, שפינותיה יוצרות את נקודות המגע עם לחיי הוואריאטור בנקודות שחיקה מוגדרות. כך גם רמת השחיקה ואורך החיים של השרשרת קבועים וידועים מראש, וגם נוסף יתרון של עמידות טובה מאוד בפני כוחות מתיחה.

עוד שני חידושים הם מצמד יבש (בניגוד למצמד שטובל בשמן) שהופך את תחילת הנסיעה לחלקה יותר, וחלוקה מלאכותית של הוואריאטור לשישה יחסי העברה מוגדרים. כל הטריקים האלה יחד מאפשרים לנהג להפעיל את התיבה ממש כאילו היתה טיפטרוניק רגילה לגמרי. ללא ממיר מומנט, עם משקל עצמי נמוך וניהול ממוחשב, נתנה תיבת המולטיטרוניק פיתרון יעיל וחסכוני בדלק לבעיות העמידות של התיבות האוטומטיות הרגילות. השנה היא סוגרת 11 שנים מאז הוצגה לראשונה.