Co přinesl motorsport do obyčejných aut

Automobil jako takový urazil za těch 125 let ohromný kus cesty. I když princip zůstal prakticky nezměněn, neustálé zdokonalování jak motorů, tak i podvozků a aerodynamiky vedou k postupnému zvyšování efektivity. Radikální řešení se ale objevila zejména díky motorsportu, kde se odehrávaly velké bitvy soupeřících automobilek. Jde o prestiž a když je vaše technika lepší než soupeřova, lze očekávat, že se bude i lépe prodávat, pokud jí tedy běžnému spotřebiteli nabídnete.

Zatímco mimo závodní tratě automobilky pracují hlavně na ergonomii, bezpečnosti a pohodlí nových aut, jsou to právě závodní dráhy, odkud se do aut dostal větší výkon a vyšší rychlost. Zajímavé je, že většina nám známých technologií použitých v osobních autech byla objevena už dávno a zpravidla se uplatnila nejprve ve vojenství, letectví či průmyslu. Ale právě motorsport dokázal tuto techniku minimalizovat, zjednodušit a použít v relativně malém autě.

Přeplňování
Konstruktéři v průběhu času zjistili, že přeplňování je nejlepší způsob, jak dostat z motoru více výkonu, než aby neustále zvětšovali zdvihový objem a počet válců. V počátečních fázích vývoje přeplňování byl ale problém převážně se spolehlivostí a rozměry systémů. První se objevily mechanicky ovládané kompresory, jehož princip si v roce 1860 nechali patentovat bratři Francis a Philander Rootsovi. Kompresor tak vznikl vlastně ještě před vynálezem automobilu a měl sloužit hlavně v průmyslu, kde pomáhal hnát více vzduchu k vysokým pecím.Kompresor, který sloužil k plnění motoru s vnitřním spalováním, si nechal patentovat v roce 1885 Gottlieb Daimler a v roce 1902 francouzský konstruktér Louis Renault přihlásil patent obdobného systému. První závodní auto s kompresorem postavil už v roce 1908 Lee Chadwick v Pennsylvanii a dosáhl s ním rychlosti přes 160 km/h.

Širokého uplatnění našly kompresory v letectví, kde se ukázalo, že dokáží eliminovat klesající výkon motoru ve velkých výškách vlivem řidčího vzduchu. V motorsportu byl ale kompresor později vytlačován turbodmychadlem, které se ukázalo jako lehčí, menší a dokázalo pumpovat do motoru větší množství vzduchu.

Princip výfukového turbodmychadla si patentoval v roce 1905 švýcarský konstruktér Alfred Büchi. První turbem přeplňované motory zkoušeli Francouzi v letectví už během první světové války, širšího uplatnění doznaly motory s turbem až ve 20. letech. Turbodmychadla nabízela stejné výhody jako kompresory – umožňovala letadlům s pístovými motory pracovat ve velkých výškách. Turbo ale dokázalo oproti kompresoru plnit motor účinněji ve vyšších otáčkách, i když jeho spolehlivost byla značně nižší.

V motorsportu se turbodmychadla kvůli své menší spolehlivosti a prodlevě moc neprosadila, výrobci důvěřovali spíše kompresorům. Radikální změna pohledu na turbodmychadla nastala až v roce 1977, kdy se motory s turbem staly ve formuli 1 povinností. Motor 1,5 l v závodním režimu produkoval kolem 900 koní výkonu, v nastavení pro kvalifikaci až 1500 koní. V roce 1989 byla ale turbodmychadla znovu zakázána a formule se vrátila k atmosférickým motorům. Turbo se však do F1 znovu vrátí, od roku 2013 budou monoposty F1 závodit s přeplňovanými čtyřválci o objemu 1,6 l.

Pro nás je však důležité to, že se výrobci naučili s turbodmychadlem pracovat a jeho cesta do osobních aut byla otevřena. Svůj podíl na tom měl i rozvoj řídící elektroniky, dokonalejší materiály a vyřešení problémů se spolehlivostí. Nebýt tedy „turboéry“ v F1, přeplňování turbodmychadlem by se do obyčejných osobních aut dostalo s přibližně deseti až dvacetiletým zpožděním. Svůj díl rozmachu přeplňování ale přinesly i vytrvalostní závody, zejména pak 24h Le Mans.Osobní auta se totiž přeplňování turbodmychadlem dlouho kvůli problematické spolehlivosti vyhýbala, spíše se používaly kompresory. První turbo se objevilo na švýcarském nákladním voze Saurer s dieselovým motorem v roce 1938. Zatímco lodě a lokomotivy celkem hojně používaly turbo už od 20. let 20. století, osobní auta přišla na řadu až v 60. letech. První byly v roce 1962 Chevrolet Corvair Monza Spider a Oldsmobile Cutlass Jetfire. Nebyly ale příliš populární a jednalo se spíše o pojízdné experimenty.

V roce 1973 se objevilo BMW 2002 Turbo, které z malého dvoulitru produkovalo 170 koní výkonu a 240 Nm točivého momentu. To jsou slušná čísla i na dnešní poměry. Revolucí ale bylo Porsche 911 Turbo, které se ukázalo v roce 1974, tedy na vrcholu tehdejší ropné krize. Jako první přišlo s regulátorem tlaku turba a značka začala intenzivně pracovat na eliminaci vedlejších příznaků přeplňování. V roce 1978 se pak představily dva turbodieselové modely – Mercedes-Benz 300SD a Peugeot 604. Tento rok můžeme považovat za zrození manažerského sedanu s dieselovým motorem…

Dnes jsou přeplňované motory nedílnou součástí nabídky snad každého výrobce. Automobilky totiž v turbu našly cestu, jak spolehlivě zákazníkům nabídnout stejné výkony z menšího motoru a zároveň se vejít do přísných norem emisí a spotřeby paliva.

Aerodynamické prvky karoserie
Aerodynamikou se začaly automobilky zabývat už ve třicátých letech, kdy byl v módě proudnicový design odkazující převážně na letectví. S rostoucím výkonem si ale také výrobci uvědomovali vliv proudění vzduchu na rychlost a stabilitu automobilu. Zrodil se druh automobilu, pro který se vžilo anglické slovíčko Streamliner (proudnicový automobil), tedy automobil s maximálně aerodynamickou karoserií. Průkopníkem proudnicových tvarů byla také československá Tatra, která v mnohém inspirovala i Ferdinanda Porsche.

Když se v třicátých letech započali dobrodruzi předhánět v rychlostních rekordech, do konstrukce speciálních vozů promlouvala aerodynamika ve velkém. Konstruktéři si všimli, že při vysoké rychlosti mají vozy tendenci se „zvednout“ a hledali cesty, jak tento efekt eliminovat. Běžným autům jsou ale speciály pro dosahování rychlostních rekordů dost vzdáleny a konstrukce vozů začala spíše připomínat stíhací letadla bez křídel…

V šedesátých letech se na automobilových okruzích prvně objevila přítlačná křídla, jejichž průkopníkem byl Američan Jim Hall s vozy Chaparral. Šlo prostě o narychlo namontovaná obrácená křídla, která místo vztlaku generovala přítlak. Tím se zvýšila rychlost průjezdu zatáčkou a nápad se rychle ujal. Křídla ale měla jednu nevýhodu, která jim zůstala dodnes – nefungovala v nízkých rychlostech, neboť tlak generovaný křídlem je závislý na rychlosti obtékání vzduchu.Jinou cestou bylo auto s přísavným efektem, se kterým začal už v roce 1961 experimentovat rovněž Jim Hall. V roce 1970 pak představil šílený stroj Chaparral 2J, ve kterém dva dvoutaktní motorky roztáčely větrák, který vysával vzduch zpod auta. Výhodou bylo, že rychlostí větráku si mohl pilot regulovat přítlak. Fungovalo to podobně jako vysavač. Auto tak mělo ohromný přítlak i v nízkých rychlostech, ale tento nápad byl brzy zakázán. Zůstala tak jen přítlačná křídla a spoilery.

Aerodynamika urazila velký kus cesty a dnes je nedílnou součástí konstrukce automobilů, ať už běžných osobních nebo těch závodních. Za hojné rozšíření přítlačných prvků karoserie vděčíme okruhovým závodům a vytrvalostním v Le Mans. Konstrukce speciálů pro Le Mans se totiž více blíží běžnému autu než monoposty formule 1 a poznatky získané v jejich konstrukci se s odstupem let dostaly i do exkluzivních a prestižních sériových modelů.

Elektronika
V současnosti si bez řídících jednotek a elektroniky auta nedokážemne představit, ale přitom ještě začátkem devadesátých let byl karburátor naprosto běžným způsobem připravy směsi v motoru. Ačkoli se elektronika do aut dostala ve velkém až v průběhu osmdesátých let, už v roce 1939 používalo BMW na leteckém motoru 801 (měl ho například legendární stíhač Focke-Wulf FW190) jakýsi systém automatizovaného řízení funkcí jako předstih zážehu a bohatost směsi, aby motor disponoval co nejvyšším výkonem. Pilot tak nemusel tyto funkce nastavovat ručně a pouze přidával nebo ubíral plyn.

Tehdy šlo ale hlavně o elektro-mechanické ovládání, skutečné řídící jednotky – tedy počítače s procesory – se opět ujaly nejprve v prestižním motoristickém sportu. V sedmdesátých letech, kdy bylo již možné počítače minimalizovat na velikost vhnodnou pro použití v automobilu, začaly týmy Formule 1 hledat cesty, jak zefektivnit pohonné jednotky. Díky programovatelnému počítači dokázaly z motorů dostat neskutečná čísla výkonu.

Problém použití počítačů v osobních autech byla jejich cena. Ta však netrápila konstruktéry formule 1 a týmů jiných okruhových závodů s bohatými sponzory, takže zde našly počítače a telemetrie uplatnění nejdříve. Automobilky ale získaly potřebné zkušenosti a aplikace do osobních aut už nebyla tak náročná. Dá se však říci, že elektronika by do osobních aut našla cestu tak jako tak. Motorsportu pouze vděčíme za urychlení vývoje.

Brzdy
Kotoučové brzdy a dokonce i ABS se začaly ve velkém používat v letectví. Pro osobní automobily byly kotoučové brzdy poněkud nespolehlivé a hlučné. Postupně se ale podařilo odstranit všechny neduhy a kotoučové brzdy se staly účinnějším způsobem zpomalení než brzdy bubnové. V motorsportu se kotoučová brzda ujala zejména díky své konstrukční jednoduchosti a nižší hmotnosti, ale hlavní výhodou byla trvalejší vyšší účinnost. Protože ale brzdy přeměňují kynetickou energii v teplo, silně se zahřívají. Ocelové brzdy tak s rostoucí teplotou ztrácí svou účinnost.Později tak kov nahradily karbonové a karbon-keramické kompozity, které jsou odolnější, účinnější a lehčí. S prvními karbonem zesílenými brzdami začla experimentovat stáj Brabham ve formuli 1 v roce 1976 (jako standard je na svých monopostech uvedla až v sezóně 1979). Brzdy vyvinula společnost Dunlop, která je prvně uvedla v nadzvukovém dopravním letadle Concorde. Výhodou brzd z kompozitu je, že odolávají vadnutí mnohem déle, neboť umí správně fungovat i ve velmi vysokých teplotách, při kterých by se ocelový kotouč zkroutil a roztavil. Karbonové brzdy v osobních autech prvně vyzkoušela na počátku devadesátých let francouzská společnost Venturi, ale narazila na několik zásadních problémů – brzdy nefungovaly správně v nízkých teplotách.

Jako efektivnější se pro osobní auta ukázaly brzdy používající kompozit karbonu a keramiky. Keramika pomáhala s účinností v nízkých teplotách. Dnes se karbon-keramické brzdy používají na výkonných a exkluzivních modelech různých značek, kde jsou zákazníci ochotni za ně zaplatit. První sériové karbon-keramické kotouče dostalo Porsche 911 GT2 v roce 2001.

ABS do motorsportu svou cestu nenašlo a ani dnes se nepoužívá v hojné míře. Zkušení jezdci dokáží s dobře nastaveným autem bez ABS zpomalit lépe než s ABS. Pro běžného řidiče je ale ABS velkou pomůckou, za kterou vděčíme hlavně letectví. Prvním autem s ABS byl Jensen FF v roce 1966, o kterém se také říká, že to bylo první neterénní auto s pohonem čtyř kol.

Ačkoli se nedá motorsport (a hlavně Formule 1) považovat za vynálezce některých důležitých řešení, právě díky prakticky bezedným rozpočtům týmů F1 se původně zdánlivě nepoužitelné vynálezy dostaly i do obyčejných aut. Rivalita v motorsportu a z toho plynoucí vynalézavost některých konstruktérů (např. Colin Chapman) dokázaly skoro až zázraky a některá novátorská řešení dokázala jen průměrný stroj vystřelit daleko před soupeře.

Bohužel ale často nešťastná „politická“ rozhodnutí vedení šampionátů (ať už rally, formule 1 nebo jakéhokoli jiného) v zájmu regulérnosti nová experimentální řešení ihned zakázala. Výrobci a konstruktéři tak nemohli svůj nápad dál rozvíjet a do podvědomí široké veřejnosti se nikdy nedostal. Jmenujme třeba ono legendární „přísavné auto“. Omezování vynálezavosti se tak projevuje negativně i na nových sériových automobilech. Ve formuli 1 se totiž za posledních dvacet let nic radikálního nezměnilo a to samé se dá řici o civilních vozech.

Nezbývá než doufat, že prestižní závodní šampionáty či vedení formule 1 zruší některá nesmyslná omezení a konstruktéři budou mít opět volnou ruku. Ostrá rivalita na závodních tratích totiž opět povede k až absurdnímu předhánění se ve výkonech a v hledání rychlosti a efektivity tam, kde by jí zdánlivě nikdo nehledal. Stejně to funguje i ve vojenství. Vyprovokujte světový konflikt a uvidíte, jakou cestu technika a znalosti lidstva za pár let urazí.

autoweb.cz