Ulepione z jednej gliny

Samochody składają się z tysięcy części. Zaprojektowanie każdej wiąże się z ogromnymi nakładami finansowymi. Niezbędny jest też czas, którego przy obecnej sześcioletniej żywotności modeli stale brakuje. Panaceum okazała się unifikacja podzespołów.

Historia seryjnej produkcji samochodów sięga początków XX wieku, kiedy Ford wprowadził na rynek model T. Z biegiem czasu pomysł podchwyciły inne koncerny. Droga od seryjnej produkcji samochodów do unifikacji podzespołów nie była jednak prosta. Istotnym etapem było wprowadzenie płyt podłogowych, które ułatwiły uwspólnienie części w kolejnych modelach. Różnice nie zostały jednak w pełni wyeliminowane. Mając na uwadze koszty produkcji czy parametry trakcyjne, różnicowano m.in. osprzęt silników, układy przeniesienia napędu czy konstrukcję zawieszenia, najczęściej zmieniając liczbę elementów z lekkich stopów.

Przykładem daleko posuniętej unifikacji podzespołów są układy przeniesienia napędu na cztery koła ze sprzęgłem Haldex. Wielopłytkowe, elektronicznie kontrolowane sprzęgło międzyosiowe zadebiutowało w 1998 roku w audi (S3 i TT) oraz volkswagenie (golfie). W kolejnych latach Haldex zaczął być montowany w wybranych modelach Forda, Land Rovera, Opla, Saaba, Seata, Skody czy Volvo.

Systematycznie postępuje także unifikacja skrzyń biegów. Przykładowo: opracowany przez ZF 8-stopniowy automat 8HP trafia do większości modeli BMW, najmocniejszych samochodów marki Dodge, większych audi, jeepa grand cherokee, iveco daily, maserati quattroporte czy rolls-royce’a ghost bądź wraith. Nie oznacza to oczywiście, że przekładnie w poszczególnych modelach są w 100 procentach identyczne. Mechanika jest dopasowywana do przenoszenia konkretnych momentów obrotowych, a każdy koncern we własnym zakresie programuje moduł sterujący.

Podobnie jest w przypadku transferu jednostek napędowych. Kluczowe elementy – bloki, głowice czy elementy układu korbowo-tłokowego – pozostają bez zmian. Modyfikowane bywają sterowniki, osprzęt (np. wtryskiwacze, turbosprężarki, klapy wirowe w kolektorach dolotowych) czy algorytmy odpowiadające za wypalanie sadzy z filtra cząstek stałych. W rezultacie bliźniacze jednostki mogą wykazywać różny stopień awaryjności.

Przez długi czas silniki wysokoprężne nie miały wiele wspólnego z jednostkami benzynowymi. Bloki i głowice dopasowywano do wysokiego ciśnienia w komorach spalania, a kolektory dolotowe i wydechowe trzeba było dostosować do współpracy z turbosprężarką. Opracowanie stopów o wysokiej wytrzymałości, popularyzacja bezpośredniego wtrysku, turbodoładowania i wysokiego stopnia sprężania w silnikach benzynowych oraz redukowanie kompresji w dieslach zaczyna zacierać różnice. Część ekspertów twierdzi, że jesteśmy świadkami finalnego etapu fazy przejściowej, która zakończy się wprowadzeniem silników z kombinowanym zapłonem – samoczynnym oraz iskrowym, uzależnionym od obrotów i obciążenia motoru.

To jednak pieśń przyszłości. Aktualnie trwa unifikacja jednostek napędowych. Najnowsze, 1,5-litrowe benzynowce i turbodiesle BMW mają ok. 60 procent wspólnych części. Trzycylindrowy silnik jest punktem wyjścia do stworzenia dwulitrowych motorów z czterema cylindrami – oczywiście przy zachowaniu podobieństw między silnikami benzynowymi i Diesla. Połączenie dwóch trzycylindrowych modułów da rzędową szóstkę o pojemności trzech litrów. Krok dalej poszedł Mercedes. Stosowany w modelu A 45 AMG czterocylindrowy silnik o pojemności dwóch litrów i mocy 360 KM stał się punktem wyjścia do przygotowania 510-konnego 4.0 V8 dla modelu AMG GT. Konieczność optymalizacji procesu produkcyjnego sprawia, że ograniczane są także różnice między silnikami popularnych modeli. Nikt nie może pozwolić sobie na produkcję różnych bloków, głowic czy układów korbowo-tłokowych. Przykładowo: montowana do fabii trzeciej generacji jednostka 1.0 MPI rozwija 60 bądź 75 KM. Zróżnicowanie mocy uzyskano wyłącznie odpowiednimi ustawieniami sterownika silnika. Podobną politykę prowadzi większość marek.

Najpoważniejszym krokiem w kierunku zunifikowanej motoryzacji są modularne platformy technologiczne. Innowacyjny szlak został przetarty przez Volkswagena, który w 2012 roku rozpoczął produkcję modeli bazujących na platformie MQB. Nie sposób mówić już o płytach podłogowych, gdy jedyną stałą wartością pozostaje odległość przedniej osi od ściany grodziowej. Pozostałe elementy – rozstawy kół i długości przedniego oraz tylnego zwisu nadwozia – mogą być dowolnie kształtowane.

Największą siłą MQB jest unifikacja kluczowych elementów – silników, skrzyń biegów, ich mocowań, elementów zawieszenia, elektroniki, napędów na cztery koła czy systemów z zakresu komfortu i bezpieczeństwa. Skraca to czas opracowania nowego modelu o ok. 30 procent, jak również umożliwia produkcję na jednej linii istotnie różniących się samochodów. Docelowo MQB ma stać się szkieletem 40 modeli Volkswagena – od miejskiego hatchbacka poprzez kompaktowe kombi na limuzynach klasy średniej, crossoverach i SUV-ach skończywszy. Część ekspertów określa modularne platformy mianem Świętego Graala motoryzacji i rewolucji na miarę rozpoczęcia seryjnej produkcji forda T.

Wprowadzanie nowych rozwiązań jest oczywiście obarczone ryzykiem. Jeżeli jakikolwiek podzespół zawiedzie, akcją serwisową trzeba będzie objąć ogromną liczbę pojazdów. Prawdopodobieństwa wystąpienia błędu wykluczyć nie sposób. Najczęściej zawodzą elementy wytwarzane przez zewnętrznych kooperantów. Istniejące już fabryki trzeba dostosować do produkcji nowych samochodów. Im odświeżenie gamy modelowej zostanie bardziej rozciągnięte w czasie, tym gorzej – najmniej korzystnym scenariuszem jest konieczność montowania samochodów bazujących na różnych platformach czy produkcji różnorodnych silników i skrzyń biegów. Aby uprościć procesy produkcyjne, Volkswagen w ramach modernizacji starszych modeli wprowadza do nich elementy technologii MQB – głównie jednostki napędowe i moduły elektroniczne.

W komunikatach prasowych koncerny deklarują, że nowy sposób projektowania i produkowania samochodów zapewni oszczędności sięgające 20 procent. Niezależni eksperci szacują, że bliższe prawdy jest 2 – 5 procent. Przy obecnym tempie produkcji samochodów i tak oznacza to setki milionów oszczędności w skali roku. Czas zwrotu środków przeznaczonych na rozwój modularnych platform stoi jednak pod dużym znakiem zapytania. Unifikacja samochodów postępuje od lat, więc koncepcja spajająca w jedną całość wszystkie technologie nie przynosi koncernowej kasie natychmiastowej ulgi. Przypominamy, że opracowanie nowych rozwiązań kosztuje fortunę. Stan rzeczy najlepiej obrazuje nowe volvo XC90. Samochód bazuje na modularnej platformie SPA, a pod maską ma wyłącznie czterocylindrowe silniki z rodziny Drive-E. Opracowanie XC90 kosztowało więcej od wybudowania 8-kilometrowego mostu nad Bałtykiem między Danią i Szwecją!

Część firm, zamiast samodzielnie inwestować w nowe modele i technologie, zacieśnia współpracę z innymi koncernami. Smart nowej generacji jest bliźniakiem renault twingo III. Modele wyglądają całkowicie inaczej – mają 5 procent wspólnych elementów. Pod karoserią kryją się natomiast identyczne rozwiązania, a różnice ograniczają się do charakterystyki zawieszenia czy pokładowej elektroniki. Za produkcję sportowej toyoty GT86 odpowiada Subaru, które swoim klientom oferuje bliźniacze coupé BRZ. Japoński koncern kooperuje także z BMW. Zaczęło się od montażu 1,6-litrowego diesla pod maskę rodzinnego verso. Teraz inżynierowie Toyoty i BMW pracują nad większym samochodem sportowym – doniesienia mówią o suprze i Z4 nowej generacji.

Sieć zależności między modelami, markami i koncernami staje się coraz bardziej gęsta. Pozostaje trzymać kciuki, by beneficjentem zmian byli też kierowcy, którzy otrzymają bezpieczniejsze, lepiej wyposażone i tańsze samochody.

Łukasz Szewczyk