6 τεχνολογίες που καθόρισαν τη μορφή του σύγχρονου αυτοκινήτου

Ο κατάλογος των εφευρέσεων που συνόδευσαν την εξέλιξη του αυτοκινήτου είναι απίστευτα μακρύς. Από αυτόν επιλέγουμε κάποιες από τις πλέον πρόσφατες τεχνολογίες που βελτίωσαν σημαντικά και την απόδοση και την ασφάλεια τις οποίες προσφέρουν τα αυτοκίνητα που κυκλοφορούν σήμερα στους δρόμους.

Στις έξι τεχνολογίες που παραθέτουμε απεικονίζεται η εξέλιξη του αυτοκινήτου τις τελευταίες δεκαετίες σε μια σειρά τομείς που αφορούν στην απόδοση και στην ασφάλεια. Εσκεμμένα αφήνουμε εκτός τα πλήρως ηλεκτρικά συστήματα κίνησης, καθώς με τα σύγχρονα ηλεκτρικά αυτοκίνητα ανοίγει ένα εντελώς νέο κεφάλαιο για την αυτοκίνηση, με το οποίο θα ασχοληθούμε σε επόμενο αφιέρωμά μας.

1. Η επικράτηση του τούρμπο

Η υπερτροφοδότηση των κινητήρων ήταν γνωστή και εφαρμοσμένη από τα μέσα ακόμα του 20ού αιώνα, με τον στροβιλοσυμπιεστή (κοινώς turbo) να έχει καταφέρει να κυριαρχήσει στον χώρο αυτό ως μέσο αύξησης της απόδοσης των κινητήρων εσωτερικής καύσης. Βλέπετε, στην περίπτωση ενός turbo η ενέργεια των καυσαερίων δεν πηγαίνει χαμένη, αλλά αξιοποιείται για να κινήσει έναν συμπιεστή ο οποίος με τη σειρά του εξαναγκάζει περισσότερο αέρα να μπει στους κυλίνδρους, κάτι που, με τη σειρά του, επιτρέπει την καύση μεγαλύτερης ποσότητας καυσίμου και τη βελτίωση της απόδοσης.

Το πόσο παρεξηγημένο υπήρξε το τούρμπο σε σχέση με την αύξηση της κατανάλωσης στους βενζινοκινητήρες (κάτι για το οποίο έφταιγαν και οι οδηγοί) φαίνεται από το γεγονός ότι την ίδια στιγμή που όλοι θεωρούσαμε ότι τα τούρμπο γενικώς καίνε πολύ, όλα τα φορτηγά διέθεταν turbodiesel, δηλαδή πετρελαιοκινητήρες με turbo, προκειμένου ακριβώς να καίνε λιγότερο!

Η αλήθεια εντέλει έλαμψε μετά το 2000, όταν είδαμε τα τούρμπο να ανακάμπτουν στα επιβατικά αυτοκίνητα καταφέρνοντας τελικά να αποτελέσουν τον κανόνα και όχι την εξαίρεση. Βλέπετε, η εξέλιξη της τεχνολογίας επέτρεψε την κατασκευή τέτοιων στροβιλοσυμπιεστών, οι οποίοι συνδυασμένοι με κινητήρες χαμηλού κυβισμού κατάφερναν να προσφέρουν αυξημένη ισχύ και –στάνταρ– μειωμένη κατανάλωση (είχαμε το φαινόμενο του “downsizing”). Τα εξαρτήματα των turbo έγιναν μικρότερα και ελαφρύτερα προσφέροντας καλύτερη απόκριση στο γκάζι, ενώ έκαναν την εμφάνισή τους τα twin-scroll και τα μεταβλητής γεωμετρίας τούρμπο. Τα σύγχρονα turbo κατασκευάζονται από ανθεκτικότερα υλικά, ενώ η διάδοση του άμεσου ψεκασμού καυσίμου συνέβαλε, επίσης, στη βελτίωσης της απόδοση των κινητήρων, επειδή αυτή η μορφή τροφοδοσίας βοηθά στην ψύξη του αέρα εισαγωγής, γεγονός που επιτρέπει υψηλότερο βαθμό συμπίεσης και δυνατότητα για αύξηση της ισχύος.

Στην Ευρώπη από τους πρώτους που προχώρησαν σε αυτή την κατεύθυνση ήταν η Volkswagen, ενώ και οι άλλοι κατασκευαστές δεν άργησαν να ακολουθήσουν, με αποτέλεσμα σήμερα να μην υπάρχει πρακτικά Ευρωπαίος κατασκευαστής ο οποίος να μη διαθέτει στην γκάμα του χαμηλού κυβισμού υπερτροφοδοτούμενους βενζινοκινητήρες.

2. Το κιβώτιο διπλού συμπλέκτη

Ενδεχομένως και η ίδια η Volkswagen όταν παρουσίαζε το 2003 το πρώτο της αυτόματο κιβώτιο διπλού συμπλέκτη “DSG”, αρχικά τοποθετημένο σε σπορ μοντέλα όπως το Golf GTI, να μην περίμενε την επιτυχία που αυτό θα είχε στη συνέχεια. Θα μπορούσε να πει κανείς ότι τα προηγμένα κιβώτια διπλού συμπλέκτη (Dual Clutch Transmission – DCT) διαθέτουν τα πλεονεκτήματα ενός παραδοσιακού αυτόματου κιβωτίου χωρίς κανένα από τα μειονεκτήματα, καθώς προσφέρουν την άνεση στη χρήση που χαρακτηρίζει ένα «κλασικό» αυτόματο, αλλά με αλλαγές ταχυτήτων πιο γρήγορες, ακόμα και από ενός χειροκίνητου.

Σε ένα κιβώτιο ταχυτήτων DCT έξι σχέσεων, για παράδειγμα, ο ένας συμπλέκτης ενεργοποιεί τις μονές ταχύτητες (1, 3 και 5) και ο άλλος τις ζυγές ταχύτητες (2, 4 και 6). Χάρη σε αυτήν τη διάταξη, τα γρανάζια, λόγου χάριν, της δευτέρας έχουν ήδη εμπλακεί μεταξύ τους πριν έρθει η ώρα για αλλαγή από πρώτη σε Δευτέρα, οπότε δεν υπάρχει καμία υστέρηση, καμία αναμονή για την αλλαγή ταχύτητας.

Θυμίζουμε ότι μία βασική αδυναμία των παλαιότερων κλασικού τύπου αυτόματων κιβωτίων ταχυτήτων ήταν οι σχετικά αργές αλλαγές ταχυτήτων. Τα κιβώτια διπλού συμπλέκτη ήρθαν να προσφέρουν ταχύτατες αλλαγές ταχυτήτων – και μάλιστα τόσο γρήγορες που, για παράδειγμα, τα κλασικά 0-100 km/h να επιτυγχάνονται πιο γρήγορα με ένα αυτόματο κιβώτιο DCT από ό,τι με ένα χειροκίνητο – και για το λόγω αυτό δεν δυσκολεύτηκαν να γίνουν εξαιρετικά δημοφιλή. Σημειώστε ότι τα κιβώτια αυτά επιτρέπουν, συγχρόνως, στον οδηγό να αλλάζει ταχύτητες χειροκίνητα/σειριακά, επίσης με εξαιρετικά μεγάλη ταχύτητα.

Σήμερα πρακτικά όλες οι αυτοκινητοβιομηχανίες χρησιμοποιούν κιβώτια διπλού συμπλέκτη σε πολλά από τα μοντέλα τους, από τα πιο φτηνά έως τα πιο ακριβά. Είναι, δε, χαρακτηριστικό ότι χρησιμοποιούνται και σε μοντέλα υψηλών επιδόσεων από πολλές εταιρείες, ξεκινώντας από τη Mercedes και φτάνοντας μέχρι τη φοβερή και τρομερή Lamborghini.

3. Ο ηλεκτρονικός έλεγχος της ευστάθειας (Electronic Stability Control – ESC)

Η ιδέα της διορθωτικής παρέμβασης στη συμπεριφορά του αυτοκινήτου γεννήθηκε το 1959, από τον καθηγητή και μέλος του Διοικητικού Συμβουλίου της Mercedes Fritz Nallinger, αλλά για καθαρά πρακτικούς λόγους, παρέμεινε για χρόνια στο συρτάρι. Έπρεπε να περάσει ο καιρός, να εξελιχθεί η μικροηλεκτρονική για να φτάσουμε στα τέλη της δεκαετίας του 1970 στο πασίγνωστο πλέον ABS (Antilock Braking System: Σύστημα Αποτροπής Μπλοκαρίσματος των τροχών κατά το φρενάρισμα) που έκανε την εμφάνισή του σε αυτοκίνητα παραγωγής των Mercedes και BMW, αλλά και το ASR (Acceleration Skid Control: Σύστημα Αποτροπής του Σπιναρίσματος κατά την επιτάχυνση).

H αρχή λειτουργίας του ABS είναι σχετικά απλή. Mόλις κάποιος τροχός μπλοκάρει, η μονάδα ελέγχου δίνει εντολή και μειώνεται η πίεση στο φρένο μέσω της αντίστοιχης βαλβίδας, απελευθερώνοντας στιγμιαία τον τροχό. Έτσι, αποτρέπεται το χαρακτηριστικά θορυβώδες μπλοκάρισμα των τροχών και μειώνεται η απόσταση ακινητοποίησης, ενώ, επιπλέον, ο οδηγός διατηρεί τη δυνατότητα διορθωτικών κινήσεων με το τιμόνι κατά τη διάρκεια της επιβράδυνσης

Τoν Μάρτιο του 1994, στην παγωμένη λίμνη Hornovan, η Mercedes πραγματοποίησε την πρώτη επίδειξη του ESP (Electronic Stability Program: Ηλεκτρονικό Σύστημα Ευστάθειας), ενώ τον επόμενο χρόνο το ESP τοποθετήθηκε στην S 600 coupι, που έγινε έτσι το πρώτο αυτοκίνητο στον κόσμο που εφοδιάστηκε με ESP.

Η ονοματοδοσία, ανάλογα με τη μάρκα και τον προμηθευτή, μπορεί να δείτε να διαφέρουν: η BMW κάνει λόγο για DSC (Dynamic Stability Control), η Volvo για DSTC (Dynamic Stability Traction Control), στα Lexus θα δείτε τα γράμματα VSC (Vehicle Skid Control) κ.ο.κ. H κεντρική ιδέα, όμως, είναι η ίδια.

Το ESP παρακολουθεί και συγκρίνει κάποια ζωτικής σημασίας μεγέθη, όπως η γωνία στροφής του τιμονιού, η ταχύτητα περιστροφής των τροχών, η πλευρική επιτάχυνση, η τάση περιστροφής του αυτοκινήτου περί τον κάθετο άξονά του και παρεμβαίνει επιλεκτικά όχι μόνο στα φρένα, αλλά και στον κινητήρα αποτρέποντας την αποσταθεροποίηση του αυτοκινήτου (ανεξέλεγκτη υποστροφή ή υπερστροφή).

Αξίζει να συμπληρώσουμε ότι τόσο το ABS, όσο και το ESP, εκεί που κάποτε αποτελούσαν αξεσουάρ ακριβών μόνο και πολυτελών αυτοκινήτων, σήμερα τοποθετούνται υποχρεωτικά σε όλα ανεξαιρέτως τα αυτοκίνητα.

4. Τα υβριδικά συστήματα κίνησης

Τα υβριδικά αυτοκίνητα προέκυψαν περίπου ως… ιστορικός συμβιβασμός μεταξύ μηχανών εσωτερικής καύσης (ΜΕΚ) και ηλεκτροκινητήρων, καταφέρνοντας να προσφέρουν ασυναγώνιστα χαμηλή κατανάλωση, αφού επιτυγχάνουν θερμική απόδοση που προσεγγίζει το 40%, όταν οι συμβατικοί κινητήρες δεν μπορούν να προσεγγίσουν το 30%. Με βάση, δε, την αρχή της λειτουργίας τους, χωρίστηκαν αρχικά σε δύο μεγάλες κατηγορίες: «παράλληλης λειτουργίας» και «σειριακής λειτουργίας».

Στην πρώτη περίπτωση, η ΜΕΚ παίζει πρωταρχικό ρόλο στην κίνηση του οχήματος, όμως και ο ηλεκτροκινητήρας συμβάλλει σημαντικά και αυτός σε αυτό το έργο. Υπάρχει, δηλαδή, μετάδοση κίνησης, με τρόπο που ποικίλλει από αυτοκίνητο σε αυτοκίνητο, και από τους δύο κινητήρες προς τους τροχούς.

Σε αυτή την κατηγορία, την πρωτοκαθεδρία κατέχουν, χωρίς άλλο, τα διάφορα υβριδικά μοντέλα της Toyota και της Lexus, με το Prius του 1997 να αποτελεί τον αναμφισβήτητο πρωτοπόρο. Στον χώρο αυτό θα βρούμε τη Ford (που διέθετε από χρόνια υβριδικά μοντέλα στην άλλη πλευρά του Ατλαντικού), τη Hyundai (με τα Kona και Tucson), την Kia, τη Honda (Jazz), αλλά και τη Renault, που εφοδιάζει με την τεχνολογία E-TECH τα Clio, Captur, Arkana και Austral.

Στη δεύτερη περίπτωση, στα υβριδικά σειριακής λειτουργίας υβριδικά αυτοκίνητα, η ΜΕΚ κινεί μια γεννήτρια που φορτίζει τους συσσωρευτές, οι οποίοι, με τη σειρά τους, τροφοδοτούν τον ηλεκτροκινητήρα, ο οποίος είναι εντέλει αυτός που κινεί απευθείας τους τροχούς.

Σε «οπαδό» του τύπου αυτού έχει εξελιχθεί τα τελευταία χρόνια η Nissan με το σύστημα e-Power που τοποθετείται στο νέο, τρίτης γενιάς, Qashqai, αλλά και στο X-Trail. Είναι μια λύση που επιχειρεί να συνδυάσει, τη «γραμμική» επιτάχυνση που είναι χαρακτηριστική κάθε ηλεκτρικού οχήματος, με την ανεξαρτησία από τους φορτιστές. Στην ίδια κατηγορία ανήκουν, επίσης, τα Honda CR-V και HR-V.

Ιδιαίτερο κεφάλαιο στην ιστορία των υβριδικών οχημάτων αποτελούν τα λεγόμενα Plug in Hybrid Electric Vehicles (PHEV – επαναφορτιζόμενα) ή, τα οποία επιχειρούν να προσφέρουν τα «καλά δύο κόσμων», τα οποία διαθέτοντας δύο συστήματα κίνησης που μπορούν να λειτουργήσουν και ανεξάρτητα (βενζίνης [ή diesel] και ηλεκτρικό), προσφέρουν, από τη μια ,τη δυνατότητα κίνησης αποκλειστικά με τον ηλεκτροκινητήρα, συνήθως για 50 έως 80 km, και, από την άλλη, την «απεριόριστη» αυτονομία του κινητήρα εσωτερικής καύσης.

5. Φώτα LED και προσαρμοζόμενος φωτισμός

Επί πολλές δεκαετίες τα φώτα των αυτοκινήτων θα μπορούσαν να συγκριθούν με τα… οικιακά φωτιστικά: τα πράγματα ήταν εξαιρετικά απλά, αφού τα πάντα βασίζονταν σε έναν σχετικά απλό λαμπτήρα που μπορούσε κανείς να αγοράσει ακόμα και σε ένα βενζινάδικο και στις περισσότερες περιπτώσεις να τον αντικαταστήσει ακόμα και μόνος του. Τα πράγματα άρχισαν να αλλάζουν τη δεκαετία του 1990 όταν εμφανίστηκαν οι λαμπτήρες εκκενώσεως ξένου (xenon) που προσέφεραν πιο λαμπερή και πιο λευκή φωτεινή δέσμη, με χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας.

Η μεγάλη, όμως, επανάσταση στον τομέα του φωτισμού έγινε με την εισβολή των LED στις αρχές του 20ού αιώνα, τα οποία έχουν ο πλεονέκτημα ότι εξασφαλίζουν, αφενός μεν, υψηλού επιπέδου και ομοιόμορφο φωτισμό, αφετέρου δε, σημαντικά χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας. Επιπλέον, χάρη στα LED, μπορούσε κανείς να τα διαμορφώσει σε όποιο σχήμα επιθυμούσε – και έτσι είδαμε να υπάρχει και μία εξέλιξη στο design, με ολόκληρες λωρίδες από φωτιστικά LED που διαμορφώνουν μία αντίστοιχη προσωπικότητα για το αυτοκίνητο. Στο μέλλον είναι πιθανόν να δούμε και την αξιοποίηση των λέιζερ για τα οποία η BMW ισχυρίζεται ότι μπορεί να δώσουν φωτεινή δέσμη χίλιες φορές πιο λαμπερή από αυτήν που προσφέρουν σήμερα οι λάμπες LED.

Τα LED ήταν, επίσης, αυτά που έδωσαν τη δυνατότητα, σε συνεργασία, βέβαια, και με τα επιτεύγματα της μικροηλεκτρονικής, να εξελιχθούν τα συστήματα προσαρμοζόμενου φωτισμού (adaptive lighting) που έχουν τη δυνατότητα να διατηρούν μονίμως ενεργή τη μεγάλη σκάλα και να προσφέρουν αυξημένη ορατότητα στον οδηγό, χωρίς, όμως, να τυφλώνουν τους οδηγούς των άλλων οχημάτων. Βλέπετε, τα σημεία που βρίσκονται άλλα οχήματα δεν φωτίζονται – και είναι αυτός ο εκπληκτικός φωτισμός που επιτυγχάνεται με τη βοήθεια συστημάτων LED Matrix και αναβαθμίζει σημαντικά την ασφάλεια κατά την οδήγηση τη νύχτα.

6. Τα προηγμένα συστήματα υποβοήθησης του οδηγού ADAS (Advanced Driver’s Support Systems)

Τα διάφορα ηλεκτρονικά συστήματα υποβοήθησης του οδηγού, που όχι μόνο προειδοποιούν τον οδηγό, αλλά και παρεμβαίνουν ενεργά στον έλεγχο του αυτοκινήτου, ήρθαν να μετριάσουν τη βαρύτητα του ανθρώπινου λάθος ως παράγοντα πρόκλησης τροχαίων ατυχημάτων. Επιφανή θέση ανάμεσά τους κατέχει το αυτόματο Φρενάρισμα Εκτάκτου Ανάγκης (Automatic Emergency Braking – AEB), το σύστημα, δηλαδή, που φρενάρει το αυτοκίνητο από μόνο του, προκειμένου να αποφευχθεί μία σύγκρουση ή να μετριαστούν οι συνέπειές της – το οποίο συναντάμε πλέον όλο και συχνότερα στα σύγχρονα αυτοκίνητα ενταγμένο συνήθως σε κάποιο ευρύτερο «πακέτο».

H Volvo, για παράδειγμα, που χρησιμοποιεί τον όρο City Safety ως γενική ονομασία για ένα πακέτο συστημάτων που τοποθετεί στα αυτοκίνητά της – μεταξύ των οποίων και το αυτόματο φρενάρισμα. Το City Safety βασίζεται σε μια συνδυασμένη μονάδα ραντάρ και κάμερας, ενσωματωμένη στο πάνω μέρος του παρμπρίζ, εμπρός από τον εσωτερικό καθρέφτη. Αποστολή του ραντάρ είναι να ανιχνεύει αντικείμενα και να προσδιορίζει τη θέση και την ταχύτητά τους, ενώ η κάμερα προσδιορίζει το είδος του αντικειμένου – που μπορεί να μην είναι κάποιο άλλο αυτοκίνητο, αλλά και ένας πεζός ή κάποιος ποδηλάτης.

Η παρέμβαση στο σύστημα διεύθυνσης, τώρα, βρίσκεται ποιοτικά ένα σκαλοπάτι μετά το αυτόματο φρενάρισμα. Εδώ θα συναντήσετε συστήματα με ονομασίες του τύπου Lane Keeping Assistant που διαβάζουν τη διαγράμμιση του δρόμου και διατηρούν το αυτοκίνητο στη λωρίδα του. Πρόκειται για συστήματα τα οποία σε ένα μεγάλο ταξίδι, όπου η κόπωση του οδηγού ή μια απροσεξία μπορεί να οδηγήσει σε έξοδο από τη λωρίδα κυκλοφορίας (ενδεχομένως και από τον δρόμο) με εντελώς απρόβλεπτες συνέπειες, μπορούν κυριολεκτικά να σου σώσουν τη ζωή.

Η λίστα των ADAS είναι πραγματικά πολύ μεγάλη – σημειώνουμε ενδεικτικά ένα από τα πλέον χρήσιμα συστήματα είναι το Active Cruise Control (ACC) που αναλαμβάνει τον έλεγχο της ταχύτητας του αυτοκινήτου διατηρώντας, όμως, σταθερή μία απόσταση ασφαλείας από το προπορευόμενο όχημα. Το ACC, όταν συνεργάζεται με κάποιο σύστημα τύπου Lane Keeping Assistant, δημιουργεί πια ένα περιβάλλον αυτόνομης οδήγησης επιπέδου 2 και το ταξίδι γίνεται εξαιρετικά άνετο και ασφαλές για τον οδηγό ο οποίος το μόνο που έχει να κάνει είναι να διατηρεί την επαφή των χεριών του με το τιμόνι και να παρατηρεί την κίνηση του δρόμου, ούτως ώστε να παρέμβει, αν χρειαστεί.

* Το άρθρο δημοσιεύτηκε στο τεύχος 400 (Αύγουστος 2023) του Car and Driver