Speedhunters™ – ARTYKUŁ SPECJALNY: Poznaj quattro

Od premiery Unbound Vol. 6: Konfrontacja cały czas mamy na tapecie Audi, a to z okazji powrotu tej marki do cyfrowego świata Need For Speed.

Zapowiedzieliśmy już aktualizacje w grze, a nawet przedstawiliśmy naszą piątkę najlepszych tuningowanych Audi, które były prezentowane na stronie Speedhunters. Ale w tym tygodniu zabieramy was wszystkich z powrotem do szkoły… Szkoły quattro.

Niemal każde seryjne Audi produkowane w 2024 r. ma wersję quattro. Jednak jego początki sięgają lat 70. Inżynierowie Jörg Bensinger i Walter Treser są powszechnie uznawani za pionierów (i siłę napędową) tej technologii, która doczekała się światowego debiutu w samochodzie drogowym Ur-quattro z 1980 roku.

Później, gdy Audi zaczęło stosować ją w swoich samochodach rajdowych, począwszy od 1981 r., szybko stało się jasne, że ten rewolucyjny napęd na cztery koła zadomowi się na dobre w świecie sportów motorowych. Mało tego, że Audi zdobyło dwa mistrzostwa i wygrało 24 rajdy w latach 1981-86, to jeszcze od czasu Lancii 037 w 1983 roku żaden samochód z napędem na jedną oś nie wygrał mistrzostw WRC.

Quattro jest być może najsłynniejszym napędem na cztery koła na świecie, ale nie był to wcale pierwszy tego typu układ napędowy. Wiele mu brakuje do tego miana. Pierwsze przykłady układów z napędem na cztery koła sięgają samych początków silników spalinowych; bracia Spijker z Holandii przecierali szlaki swoim modelem Spyker 60 H.P. już w 1902 r.

W kolejnych dekadach powstawały liczne odmiany napędu 4x4 z myślą o zastosowaniu wojskowym, jak i terenowym, w tym Jeep Willys i Land Rover Series 1. A co z „normalnymi” samochodami? Cóż, zarówno Jensen FF z 1966 r., jak i Subaru Leone z 1971 r., wykorzystywały napęd na cztery koła na długo przed tym, jak zrobiło to Audi. Ale to, co wyróżniało quattro, to sposób, w jaki napędzane były wszystkie cztery koła.

Zamiast ciężkiej, nieefektywnej skrzyni rozdzielczej do zasilania obu osi Audi opracowało lżejszy i mniejszy centralny mechanizm różnicowy doprowadzający moc do obu osi. Ponadto, przy zmniejszonej przyczepności, centralny mechanizm różnicowy można było zablokować za pomocą przełącznika próżniowego, dzięki czemu przednia i tylna przekładnia różnicowa obracały się z tą samą prędkością, bez wpadania w poślizg.

Jednak prawdziwy przełom nastąpił w 1987 r., kiedy Audi wprowadziło samoblokujący się mechanizm różnicowy Torsen (od słów torque i sensing). W odróżnieniu od innych systemów pozwalał on na bieżąco rozdzielać moc pomiędzy osie w zależności od potrzeb – a więc zamiast dzielić moc 50:50, można było przesyłać na daną oś od 25 do 75% mocy dla zapewnienia optymalnej przyczepności. Tego rodzaju technologia wydaje się obecnie powszechna, ale jeśli cofniemy się o blisko cztery dekady, można zrozumieć, dlaczego quattro zyskało taką sławę, zarówno jeśli chodzi o samochody osobowe, jak i sporty motorowe.

W 2024 r. quattro dostępne jest w wielu wariantach w zależności od modelu i przeznaczenia – niektóre są wam z pewnością znane, inne być może jeszcze nie. A zatem bierzcie długopisy i zeszyty, zaczynamy lekcję.

Początki: Kiedy to wszystko się zaczęło?

W 1976 roku Walter Treser został szefem działu zaawansowanych pojazdów specjalnych w Audi. Jednym z jego pierwszych zadań było nadzorowanie tajnych prac nad stworzeniem wyczynowego samochodu z napędem na cztery koła z polecenia dyrektora generalnego Ferdinanda Piëcha.

Projekt nie miał nawet właściwej nazwy, a pierwszy prototypowy model znany był po prostu jako A1 (od angielskiej nazwy napędu na cztery koła – all-wheel drive). Co więcej, nikt poza Piëchem i inżynierami – w tym Treserem i Bensingerem – nie wiedział nic na jego temat. Zwłaszcza Volkswagen.

Podobno szef działu rozwoju nadwozia w VW w rozmowie z Treserem w Ingolstadt pochwalił się świetnymi właściwościami jezdnymi ich terenowego modelu z napędem na cztery koła, VW Itlis. Po chwili rzucił od niechcenia uwagę o tym, jak dobrze byłoby, gdyby Itlis miał jeszcze więcej mocy, by mógł górować nad konkurencją.

Słysząc to, Treser wpadł na pomysł zastosowania napędu na cztery koła w sportowym samochodzie osobowym – coupé lub modelu dwuosobowym – o świetnych osiągach. Pomysł ten spodobał się także Piëchowi – i stał się podstawą do stworzenia pierwszego seryjnego modelu Audi z napędem na cztery koła. Ur-quattro. „Ur” oznacza „pierwotny”, zaś „quattro” to po włosku „cztery”.

quattro… czy Carat?

Jeśli zastanawiacie się, dlaczego quattro czasem jest pisane wielką, a czasem małą literą, odpowiedź jest (względnie) prosta. W odniesieniu do samochodu Ur-quattro stosowano zawsze pisownię przez wielkie „q” dla oznaczenia modelu, nawet jeśli na naklejkach na samochodzie nazwa pisana była małą literą. Z kolei w odniesieniu do napędu na cztery koła używany jest zawsze zapis małą literą.

Jednak to pierwsze Ur-quattro o mały włos nie zostało nazwane zupełnie inaczej. Zarząd Audi wolał nazwę Carat – skrót od Coupé-All-Wheel-Drive-Turbo – jednak ponieważ była ona już wykorzystana przez markę kobiecych perfum, zwyciężyła wcześniejsza propozycja Tresera (Audi quattro).

Przedstawiamy Torsen

Torsen brzmi trochę jak nazwisko kolejnego inżyniera Audi, ale w rzeczywistości określenie to pochodzi od słów „torque-sensing”, oznaczających wykrywanie momentu obrotowego. I to właśnie ta innowacja z 1987 r. była prawdziwą rewolucją, jeśli chodzi o sposób działania układów z napędem na cztery koła.

W pierwszym Ur-quattro zastosowano otwarty centralny mechanizm różnicowy z możliwością ręcznego zablokowania go za pomocą przełącznika na desce rozdzielczej. Jednak w 1988 r. został on zastąpiony mechanizmem różnicowym Torsen (Typ 1), który umożliwiał automatyczne przekazywanie momentu obrotowego silnika na dowolną oś w zależności od tego, która potrzebuje większego momentu obrotowego.

Domyślnie mechanizm dzielił moment obrotowy w proporcjach 50:50. Jednak w przypadku zmiany przyczepności do 80% dostępnego momentu obrotowego mogło być przekazywane na jedną z osi bez ingerencji kierowcy.

Rozwiązanie to miało jednak pewne ograniczenia. Podobnie jak w przypadku konwencjonalnej szpery, Torsen typu 1 jest ograniczony ilością momentu obrotowego, jaka może być przekazana na oś, co oznacza, że jeśli jedna oś nie ma przyczepności, druga również nie otrzyma zbyt wielkiego momentu obrotowego.

Aby temu zaradzić, Audi początkowo oferowało quattro drugiej generacji z ręczną blokadą tylnej przekładni różnicowej, ale późniejsze usprawnienia (oraz przejście na elektronicznie sterowane mechanizmy różnicowe) pozwalały monitorować poszczególne elementy w celu ograniczenia buksowania kół i przenosić moment obrotowego z koła o niskiej przyczepności poprzez dyferencjał Torsen na koła o wysokiej przyczepności.

A Haldex?

W przypadku wczesnych systemów quattro Audi stosowało podłużnie montowany silnik z centralnym mechanizmem różnicowym, aby zapewnić stały napęd na cztery koła z możliwością przenoszenia momentu obrotowego między osiami za pomocą centralnego dyferencjału Torsen.

A co z modelami Audi z napędem na przednie koła? Haldex to po prostu nazwa pierwszego producenta tego układu napędowego, który został zaprojektowany tak, aby zapewniać opcjonalny napęd na cztery koła w samochodach z napędem na przednią oś wyposażonych w poprzecznie montowane silniki. Przykładem są tutaj modele TT i S3 pierwszej generacji.

Aby zachować niewielkie wymiary, Haldex wykorzystuje sprzęgło wielopłytkowe na tylnym mechanizmie różnicowym (zamiast centralnego dyferencjału), aby napędzać tylne koła, kiedy jest taka potrzeba, a nie stale, jak we wcześniejszych modelach. Minusy? Ze względu na położenie sprzęgła i stały napęd na przednie koła wcześniejsze modele Haldex mogły przekazywać maksymalnie 50% dostępnego momentu obrotowego na tylną oś. Oznaczało to, że Haldex na ogół nie sprawiał wrażenia „prawdziwego” quattro w porównaniu z wcześniejszymi modelami, co Audi naprawiło później...

quattro ultra

Większość współczesnych modeli Audi napędzanych jest przez quattro ultra. Jest to (jak sama nazwa wskazuje) rozwiązanie łączące najlepsze cechy obu systemów: tradycyjne wykrywanie momentu obrotowego i możliwość korzystania z napędu na przednią oś bez związanych z tym minusów.

Dlaczego ktoś miałby chcieć korzystać głównie z napędu na przednią oś? Audi ustaliło, że przez 90% czasu jazdy nie jest potrzebne napędzanie wszystkich czterech kół. A każdy, kto widział wykres z siłomierza, wie, że napęd na cztery koła wymaga więcej mocy, co z kolei przekłada się na większe zużycie paliwa i mniejszą ogólną wydajność.

Rozwiązanie? Wykorzystanie elektronicznie sterowanego sprzęgła na tylnej przekładni różnicowej (jak w przypadku Haldexu) oraz drugiego sprzęgła umieszczonego przy skrzyni biegów, co pozwala całkowicie odłączyć wał napędowy, zmniejszając, według Audi, zużycie paliwa o prawie 20%.

Ale na tym zabawa z quattro ultra się nie kończy. Jak wynika z danych uzyskanych z różnych czujników w samochodzie (w tym pozycji GPS i temperatury zewnętrznej) system quattro ultra może nawet przewidzieć, kiedy kierowca będzie potrzebował napędu na przednią oś, a kiedy na cztery koła, bez jakiejkolwiek interwencji z jego strony.

A co z Audi R8?

Jak dotąd mówiliśmy o quattro w silnikach poprzecznie i podłużnie montowanych. Ale jest też wyjątek: supersamochód R8 z centralnie montowanym silnikiem V10. Oczywiście ma on własną wersję układu, która wykorzystuje elektronicznie sterowane hydrauliczne sprzęgło wielopłytkowe.

Ze względu na ciężki silnik umieszczony z tyłu moment obrotowy w R8 jest podzielony domyślnie w proporcjach 85% na tył i 15% na przód. Jednak gdy zmienia się przyczepność lub warunki jazdy, elektryczna osiowa pompa tłokowa (która może wytworzyć nawet 40 barów ciśnienia w ciągu zaledwie kilku milisekund) dociska tarcze cierne w sprzęgle, umożliwiając ciągłe zmiany momentu obrotowego między przednią i tylną osią.

W wersjach R8 drugiej generacji pozwala to przenieść nawet 100% dostępnego momentu obrotowego na przednią lub tylną oś. Ale jeśli chcecie R8 z prawdziwym napędem na tylną oś, to odpowiedzią jest model R8 RWS, produkowany w latach 2017-2018 – lżejszy, szybszy i z napędem tylko na tylną oś.

Który model jest waszym ulubionym?

To mnóstwo informacji do przyswojenia w krótkim czasie, a i tak wiemy, że ledwie prześlizgnęliśmy się po temacie quattro i zaraz wytkniecie nam, co pominęliśmy. Ale to w końcu specjalność Audi. Ta technologia nie tylko pozwoliła zaistnieć firmie w latach 80., ale nadal wyróżnia ją w 2024 r., kiedy coraz więcej samochodów wyposażonych jest w napęd na cztery koła.

Oczywiście związany z tym prestiż przełożył się na różne wyjątkowe wersje quattro – od potężnego samochodu wyścigowego IMSA GTO po zwycięzcę Le Mans, R18 e-tron. Ale gdybyśmy mieli wybrać tylko jeden? Wybierzemy pięciocylindrowe i pięciodrzwiowe Audi RS2 Avant.

Szybkie kombi z początku lat 90. stworzone we współpracy z Porsche, które również wyposażone było w układ quattro. Nawet jak na dzisiejsze standardy jest wyjątkowo fajne – i szybkie. Daj nam znać w komentarzach, jaki jest twój faworyt.

Masz ochotę na więcej kultury samochodowej? Zajrzyj na stronę Speedhunters i obserwuj ich na Instagramie.