304. Mechanika #01: Nissan - ATTESA.

Kilka razy wspominałem na blogu, że tematy stricte mechaniczne nie są mi po drodze, z racji mojej nikłej wiedzy w tym zakresie. Ale nigdy nie zamykałem się na możliwość aby blog skorzystał z wiedzy innych ludzi, którzy mają pojęcie o mechanice. Pomimo mojej ostatniej niedyspozycji odnośnie bloga, miło mi jest przedstawić gościnny wpis Piotra Śliwińskiego, którego tematem będzie ATTESA, czyli Advanced Total Traction Engineering System for All-Terrain, coś co każdy sympatyk japońskiej motoryzacji zapewne kojarzy.

ATTESA (skrót od Advanced Total Traction Engineering System for All-Terrain). 

Jest to system napędu wszystkich kół w niektórych samochodach Nissana oraz Infiniti. Pierwszym modelem z nowym  napędem był Nissan Bluebird debiutujący we wrześniu 1987 roku na japońskim rynku. Niemal identyczny napęd można znaleźć w Pulsarze GTi-R (Sunny GTi-R w Europie), Primerze HNP10 jak również w następnej generacji Bluebirda.

Pierwotna wersja napędu opiera się na trzech dyferencjałach, centralnym i tylnym wiskotycznych, oraz przednim otwartym. „Otwarty dyfer” rozdziela moment obrotowy po równo miedzy kołami, natomiast obydwa mechanizmy różnicowe wiskotyczne są wrażliwe na uślizgi kół i w zależności od nich rozdzielają moment obrotowy, odpowiednio między osiami oraz między tylnymi kołami. W normalnych warunkach moc jest rozdzielana 50/50 miedzy osiami.

ATTESA E-TS (Electronic Torque Split).

Jak sama nazwa wskazuje system oparty nie tylko na mechanicznym ale także elektronicznym rozdziale momentu obrotowego. Zadebiutował wraz z trzecią generacją Nissana Skyline’a GT-R (R32). To właśnie zaawansowany napęd wszystkich kół obok kultowego już silnika jest jedną z głównych przyczyn niesamowitego sukcesu tego samochodu. Równolegle z GT-R napęd ten zawitał także w nieco słabszej wersji GTS4 a rok później w Nissanie Cefiro.
ATTESA E-TS w przeciwieństwie do pierwszej wersji został zbudowany do pojazdów z silnikiem usytuowanym wzdłużnie z przodu, w których podstawowym napędem jest tylny. System jest łączony zarówno z manualnymi jak automatycznymi skrzyniami biegów. W odróżnieniu  napędu stosowanego w samochodach z silnikami ustawionymi poprzecznie tutaj standardowy rozdział napędu nie jest równomierny. W normalnych warunkach cały moment jest kierowany poprzez sprzęgło wielopłytowe i centralny mechanizm różnicowy do tylnego dyferencjału (sprzęgło wielopłytkowe). Napęd przedni przenoszony krótkim wałem napędowym od centralnego mechanizmu różnicowego z prawej strony pojazdu jest dołączany gdy tylne koła doznają uślizgu. Bardzo ważnym elementem systemu jest 16-bitowy procesor monitorujący układ 10 razy na sekundę, oraz liczne czujniki: między innymi trzy G-sensory, czujniki prędkości we wszystkich kołach, poziomu otwarcia przepustnicy. Komputer ECU steruję rozdziałem napędu w oparciu wskazania wszystkich czujników na bieżąco, a moment obrotowy jest kierowany do kół z najlepszą przyczepnością w danym momencie, do przedniej osi może być przekazane do 50%  siły napędowej. Elektronika ma wpływ na rozdział momentu obrotowego zarówno w centralnym jak i przednim dyfernecjale.
System ten jest nastawiony na lekką nadsterowność samochodu co pomaga w pokonywaniu zakrętów. Wielką jego zaletą w porównaniu do wcześniejszych układów jest bardzo szybka reakcja, która wynika przede wszystkim z komputerowego wspomagania pracy systemu.

ATTESA E-TS PRO. 

Układ ten jest rozwinięciem poprzednika. Zadebiutował wraz z kolejną generacją Nissana Skyline’a GT-R R33, jednak w „zwykłym” GT-R był oferowany tylko jako dodatek Active LSD option. Było to podstawowe wyposażenie wersji V-Spec. Nissan oferował ten napęd także w modelach Skyline R33 GTS25t oraz C34 RS Stagea. W wersji R34 system był podstawowym wyposażeniem każdego Skyline’a GT-R.
ATTESA E-TS PRO w dużej mierze opiera się poprzedniej wersji systemu. Został jednak wzbogacony o aktywny tylny dyferencjał sterowany tym samym komputerem co przedni i centralny. Ponadto system ten zdolny jest teraz także do ingerowania w ABS, który korzysta z tych samych czujników prędkości wszystkich kół co pozwala określić ich uślizgi.
Drobne różnice można zauważyć nawet pomiędzy układami o tej samej nazwie. ATTESA E-TS PRO w Skyline’ie R33 pozwala kontrolować wskazana czujników i korygować rozkład napędu 100 razy na sekundę, ale w Skyline’ie R34 robi to nawet 1000 razy na sekundę.
ATESSA E-TS [GTR] Mimo tej samej nazwy co system ze Skyline’a R32 ta generacja napędu na wszystkie koła jest rewolucyjna. Układ ten został opracowany od podstaw, specjalnie dla Nissana GT-R i  jest nowocześniejszy nie tylko od poprzedniej generacji, ale uchodzi za jeden z najbardziej zaawansowanych systemów na świecie.
Podstawową różnicą w porównaniu z wcześniejszą wersją jest układ Transaxle, ale nietypowy bo ATTESA  to wciąż napęd wszystkich czterech kół, a nie tradycyjne dla transaxle RWD.
Nissan GT-R jest jedynym samochodem osobowym z takim układem i silnikiem z przodu. Transaxle i AWD miał jeszcze B-Grupowy Ford RS200, jednak w nim silnik był montowany centralnie.
W Nissanie drugi wał napędowy biegnie od skrzyni biegów równolegle do głównego wału po jego prawej stronie i przekazuje moment obrotowy do przedniego „otwartego”, oczywiście aktywnego mechanizmu różnicowego. Napęd przedni jest dołączany za pomocą wielopłytkowego, mokrego sprzęgła, które zastępuje centralny mechanizm różnicowy i jak wszystko w tym samochodzie sterowane jest elektronicznie. Napęd na tylne koła odbywa się za pośrednictwem  mechanizmu różnicowego o ograniczonym poślizgu.
System ten nie byłby uznawany za tak zaawansowany, ani nie okazałby się tak skuteczny w przenoszeniu mocy asfalt gdyby nie wszechobecna elektronika. Specjalny, komputerowy układ sterujący automatycznie zmienia proporcje rozkładu siły napędowej w zakresie do 50 proc. Impulsy zmieniające proporcje przekazywane są nieustannie, w zależności od wskazań czujników mierzących takie parametry, jak: prędkość, przyspieszenie wzdłużne i poprzeczne, kąt skrętu kół, poślizg kół, przeciążenia w trzech wymiarach i inne czynniki związane z nawierzchnią i geometrią kół.
W nowym GT-R wprowadzono dodatkowy czujnik stopnia odchylenia kierunkowego, który mierzy różnicę między docelowym odchyleniem wynikającym z kąta skrętu kierownicy a faktycznym odchyleniem wykrytym przez sensory odchylenia i przeciążenia. Na podstawie informacji z czujnika jest odpowiednio korygowana siła napędowa kół przednich i tylnych.
W układzie napędu na 4 koła zastosowano system kontroli dynamiki pojazdu VDC-R. Jest to elektroniczny system stabilizujący, który nieustannie monitoruje zachowanie się pojazdu. W razie wykrycia niekontrolowanej zmiany toru jazdy, takiej jak poślizg przy hamowaniu lub przyspieszaniu, korygowana jest wartość siły napędowej przekazywanej na koła w celu ustabilizowania pojazdu. Z przednim i tylnym mechanizmem różnicowym połączony jest także układ kontroli trakcji zapobiegający poślizgowi kół przy przyspieszaniu i poprawiający przyczepność.

System sprawdza wskazania czujników i koryguje rozdział momentu obrotowego 1000 razy na sekundę, aby było to możliwe większość elementów wirujących wykonano z lekkich materiałów co zmniejsza ich bezwładność.
Tradycyjnie już dla serii GT-R w warunkach pełnej przyczepności uprzywilejowany jest napęd na tylne koła, w tym modelu jest on odbiorcą 98% momentu obrotowego. W krytycznej sytuacji na przednie koła może trafić do 50% siły napędowej.
Ważnym elementem układu przeniesienia napędu jest skrzynia biegów, która nie wpływa na przyczepność ale nie jest bez znaczenia dla osiągów. Po raz pierwszy w swoim samochodzie drogowym Nissan zastosował przekładnię dwusprzęgłową, która jest obsługiwana manetkami przy kierownicy i zmienia bieg w 200 milisekund. Wszystko to w połączeniu ze wspaniałym silnikiem, zawieszeniem i aerodynamiką daje rekordowe czasy dla samochodów produkcyjnych na torach całego świata.

Szara rzeczywistość.

Obecnie wykorzystywana generacja tego systemu ATTESA nie jest tak zaawansowana konstrukcyjnie jak pierwsze wersje. Napęd jest realizowany w typowy dla większości producentów sposób. Silnik samochodu umieszczony poprzecznie z przodu, połączony tradycyjnie  ze skrzynią biegów, która z kolej przekazuje moment obrotowy na mechanizm różnicowy przedniej osi,  to on decyduje ile go  zostanie przekazane do osi tylnej. W normalnych warunkach większość lub nawet cały moment obrotowy napędza koła przednie i dopiero w przypadku ich uślizgu część siły jest przekazywana na koła tylne, zazwyczaj nie więcej niż 50%. Nie ma wątpliwości, że taki system ma wiele zalet – inaczej nie byłby stosowany w większości samochodów osobowych i SUVów, jest zdecydowanie tańszy w produkcji jak i eksploatacji w porównaniu ze stałym napędem wszystkich kół, powoduje też mniejsze straty momentu obrotowego. Pewne jest jednak, że skuteczność w trudnych warunkach terenowych, rajdowych a nawet wyścigowych pozostawia wiele do życzenia i odstaje od bardziej zaawansowanych konstrukcji.

Opracowanie: Piotr Śliwiński.