Ewolucja techniki motocyklowej w ostatnich 30 latach. Trzy dekady postępu

Paweł zna Świat Motocykli praktycznie od samego początku. Najpierw jako czytelnik, później również jako autor. Z tym większą przyjemnością zabrał się za podsumowanie tych trzydziestu lat w obszarze techniki. A działo się w tej dziedzinie naprawdę wiele – w wielu względach współczesne motocykle w niczym nie przypominają tych z 1993 roku.

Ducati Superleggera V4 tu wszystko jest inaczej niż 30 lat temu. Czterocylindrowy silnik jest centralnym elementem konstrukcyjnym. To do niego przymocowano karbonową, szczątkową ramę i topowe zawieszenie. Nad poskromieniem tej maszyny czuwa elektronika godna statku kosmicznego. Tak wyglądają motocykle XXI wieku!

Na początku lat dziewięćdziesiątych, gdy rodził się Świat Motocykli, sportowe maszyny były już naprawdę szybkie. Podczas ostatnich 30 lat najmniej zmieniło się w dziedzinie rozwoju silników. Mam na myśli samą koncepcję i budowę układu korbowo-tłokowego, rozrządu czy przeniesienia napędu na tylne koło. Już wtedy mieliśmy masowo stosowane głowice z czterema czy nawet pięcioma zaworami na cylinder, chłodzenie cieczą, powszechnie stosowane stopy aluminium czy inne superlekkie materiały. Zmieniały się głównie trendy w kwestii liczby i układu cylindrów. Najwięcej innowacyjnych rozwiązań pojawiło się w obszarach układu zasilania, konstrukcji nośnej, zawieszeń, hamulców, owiewek i obejmującej niemal każdy podzespół motocykla elektroniki. 

Zmiana układu – rzędowa czwórka i V2 w odwrocie

W latach dziewięćdziesiątych i dwutysięcznych dużą popularnością cieszyły się jednostki V2. Chętnie stosowali je Japończycy w motocyklach różnych rodzajów – od sportowych, mających konkurować z Ducati, po turystyczne enduro i wszechobecne cruisery. Klasa motocykla nie miała tu większego znaczenia – V2 znajdziemy w niewielkim Suzuki SV 650, w sportowej Hondzie VTR 1000 czy w krążownikach w stylu Kawasaki VN 2000 Vulcan.

Drugim układem popularnym w większych motocyklach była rzędowa czwórka – jednostki tego typu brylowały w sportowych maszynach klasy 1000 i praktycznie nieistniejących dzisiaj 600 i 750. Obecnie sytuacja wygląda zupełnie inaczej. Rzędowe czwórki znajdziemy głównie w motocyklach sportowych i to nie wszystkich. Włosi postawili na V4 (Aprilia i Ducati), a Yamaha stosuje wał typu crossplane z przestawionymi wykorbieniami, dającymi oczekiwany nierównomierny rozkład zapłonów.

Rzędowy Twin zdominował większość japońskich motocykli. Z modeli wielkiej czwórki zniknęły popularne w przeszłości silniki w układzie V2.

W motocyklach klasy średniej całkowitą dominację (nie licząc kilku wyjątków) ma dwucylindrowy twin. Wystarczy wspomnieć o znanym z kilku modeli rewelacyjnym silniku CP2 Yamahy. Podobne stanowisko przyjęła Honda, której twiny mają 500, 750 i 1100 cm3 i napędzają szeroką gamę modelową. Nawet Suzuki w swoim V-Stromie pomimo nazwy zastosowało silnik dwucylindrowy, rzędowy. Czym to jest spowodowane? Głównie kosztami produkcji, optymalnym do codziennej jazdy oddawaniem mocy i kompaktową konstrukcją takiej jednostki. W japońskich motocyklach praktycznie wymarł układ V2, tak chętnie stosowany w przeszłości.

Układ V4 z powodzeniem stosowany jest we włoskich superbike’ach. Wszystko wskazuje na to, że jest to rozwiązanie optymalne do takich maszyn.

Zasilanie – od gaźników do „ride by wire”

W 1993 roku nikogo już nie dziwił wtrysk paliwa, chociaż była to technologia stosowana raczej marginalnie. Za zasilanie w większości przypadków odpowiadały baterie gaźników, dopracowane niemal do perfekcji i nieograniczane normami czystości spalin. Do motocykli sportowych wtrysk wchodził raczej powoli. Warte podkreślenia jest rozwiązanie stosowane w Yamasze YZF-R1 trzeciej generacji (2002 rok). Zastosowano tam układ hybrydowy – za dozowanie powietrza odpowiadały klasyczne przepustnice podciśnieniowe, ale paliwo podawały wtryskiwacze. Dość szybko wycofano się z tego rozwiązania, a problem dostarczania odpowiedniej ilości powietrza rozwiązano poprzez zastosowanie dodatkowych przepustnic sterowanych przez serwomechanizm.

Kolejną ewolucją układu zasilania było wprowadzenie pełnego sterowania „ride-by-wire”, czyli zastąpienie klasycznych linek potencjometrem. W konstrukcji tej rolgaz nie jest już bezpośrednio połączony z przepustnicą, a jedynie wysyła „zapotrzebowanie na moc” do ECU (jednostki sterującej). To komputer na podstawie sygnałów z wielu czujników prawidłowo określa otwarcie przepustnicy (albo przepustnic) i dozuje dawkę paliwa.

Z czasem dodano drugie wtryskiwacze, lejki dolotowe o zmiennej długości i inne wynalazki mające poprawić wydajność silników. Eldorado zakończyło się wraz z wprowadzeniem normy Euro4, a później Euro5. Zaczęła się nierówna walka z ustawodawcą nie tyle o moc, a o spełnienie wymogów. O dziwo, producenci europejscy radzą sobie z tym lepiej niż Japończycy, którzy wraz z wprowadzeniem obecnej normy Euro5 musieli usunąć z naszego rynku kilka ciekawych modeli.

Wtrysk paliwa nie tylko pozwala na uzyskanie potężnej mocy, ale także umożliwia spełnienie restrykcyjnych norm czystości spalin. Dzisiaj to drugie staje się priorytetem.

Ramy – od kołyski do karbonu

W latach dziewięćdziesiątych podwozia motocykli bardzo często nie nadążały za osiągami, które serwowały wyżyłowane silniki. Owszem, w motocyklach sportowych stosowane były aluminiowe ramy i wahacze, ale seryjne maszyny były w większości przypadków po prostu wiotkie. Cały czas na pierwszym planie stawiano silnik, będący zawsze kilka kroków w przód względem innych elementów motocykla.

Stopniowo zaczęło się to zmieniać wraz z większą komplikacją aluminiowych odlewów, a także zmianą podejścia do konstrukcji ram stalowych. Te ostatnie przeszły prawdziwą rewolucję. Dawniej często spotykano kołyskowe albo grzbietowe ciężkie konstrukcje wyglądające naprawdę potężnie. Niestety zupełnie nie szło to w parze ze sztywnością. Dzisiaj ramy stalowe prezentują się dużo lżej, zachowując dużo lepszą sztywność. Jak to możliwe? Kluczem okazało się większe wykorzystanie silnika jako elementu konstrukcji. Stosowane przez inżynierów komputery pozwalają na przeprowadzenie symulacji jeszcze na etapie projektowania. Okazuje się, że zamiast masywnych rur lepiej zastosować przestrzenne elementy kratownicowe – mistrzem w tej dziedzinie jest austriacki KTM.

Z kolei Ducati, w 1993 roku budujące tylko stalowe ramy kratownicowe, stało się pionierem w zupełnie innych rozwiązaniach. Mowa tutaj o konstrukcji monococue, w której ramę wykonano jako szczątkowy element przykręcony do silnika, który jest głównym elementem nośnym motocykla. Pierwszy raz takie rozwiązanie zastosowano w 1199 Panigale (stopy aluminium), a później w kolejnych generacjach modelu Superleggera (magnez, a później karbon). Warto w tym miejscu wspomnieć, że do konstrukcji topowych motocykli sportowych na całego weszły włókna węglowe. Dzisiaj wykonuje się z nich nie tylko błotniki czy owiewki, ale też felgi czy elementy konstrukcyjne.

Dzisiaj ramy stalowe prezentują się dużo lżej, zachowując lepszą sztywność dzięki wykorzystaniu silnika jako elementu konstrukcji.

Zawieszeniowe rewolucje – dwie drogi, jeden cel

Wraz z narodzinami Świata Motocykli pojawił się model BMW K 1100 RS, który jako pierwszy motocykl niemieckiej marki wyposażono w zawieszenie Telelever z przodu i Paralever z tyłu. Konstrukcje te stosowane są do dzisiaj, także w najnowszym BMW R 1300 GS.

Czym różni się Telelever od klasycznego widelca? Przede wszystkim oddzielono funkcje prowadzenia przedniego koła od amortyzacji, nie komplikując przy tym konstrukcji, tak jak miało to miejsce w Yamasze. Najważniejszą korzyścią tego rozwiązania jest ograniczenie do minimum nurkowania w czasie hamowania. Kolejnym plusem Telelevera jest bardzo pewne prowadzenie koła, co wpływa także na działanie układu ABS.

Z kolei Paralever to znane z wielu modeli BMW tylne zawieszenie będące jednocześnie układem przeniesienia napędu na tylne koło. Niemiecki producent zastosował wał z przegubami Cardana, co ma jednak swoje wady. Owe przeguby wraz ze wzrostem kąta pracy pomiędzy wałkiem wejściowym a wyjściowym powodują pulsacyjne działanie napędu. Rozwiązaniem jest zastosowanie drugiego przegubu na przeciwnej stronie wału. I tutaj cały na biało wchodzi Paralever, który jako układ czworoboczny pozwala na oddzielenie wpływu napędu na pracę zawieszenia.

Telelever stał się podwaliną dla konstrukcji Duolever BWM. Tam przednie koło pracuje na aluminiowym widelcu zawieszonym na dwóch krótkich wahaczach. Podobne rozwiązanie spotkamy także w najnowszej Hondzie Gold Wing, która dzięki temu prowadzi się jak dużo lżejszy motocykl.

W kwestii tradycyjnego widelca najbardziej widocznym trendem jest przejście z konstrukcji klasycznych na upside-down. Rozwiązanie to ma wiele zalet, z czego najważniejszą jest wysoka sztywność i odporność na skręcanie. Może się wydawać, że zawieszenie tego typu nie zmieniło się bardzo w przeciągu tych 30 lat, ale nie jest to prawda. Pojawiła się zaawansowana, półaktywna regulacja, ale o tym napiszę w części poświęconej elektronice.

Przednie zawieszenie Telelever i tylne Paralever na dobre zadomowiły się w BMW. Konstrukcje te spotkamy także w najnowszym R 1300 GS.

Hamulce jak brzytwa

Moim zdaniem to w tym zakresie dokonał się największy postęp. Porównując konstrukcje sprzed 30 lat ze współczesnymi rozwiązaniami, jestem wręcz w szoku. Wcześniej, pomimo stosowania wielotłoczkowych zacisków i potężnych tarcz, w większości przypadków hamulce były nieadekwatne do osiągów. Dzisiaj jest wręcz odwrotnie! Mamy radialnie montowane zaciski, radialne pompy hamulcowe, przewody w stalowym oplocie i idealnie skonfigurowany ABS.

Wielotłoczkowe zaciski montowane radialnie gwarantują spowolnienia, które nie śniły się w przeszłości. Efekt jest bardziej spektakularny niż generowane przyspieszenia.

Owiewki – nie tylko do osłony przed wiatrem         

W latach dziewięćdziesiątych owiewki służyły głównie do tego, by osłonić jeźdźca przed wiatrem i deszczem, a w motocyklach sportowych ograniczyć opór powietrza. Sztandarowym przykładem może być Suzuki GSX 1300R Hayabusa. Owiewki „Hajki” zrobiono tak, by wraz z jeźdźcem stanowiły całość, tworząc opływowy pocisk osiągający 300 km/h. Z czasem owiewki stawały się coraz mniejsze, zadupki lżejsze, a przednie „czasze” węższe. Wystarczy spojrzeć na ewolucję Yamahy YZF-R1, by doskonale zrozumieć ten trend.

W ostatnich latach doszło do prawdziwej rewolucji, gdyż do funkcji ochrony przed wiatrem doszły też kwestie docisku. Wzorem maszyn z MotoGP, gdzie „skrzydełkowe szaleństwo” się rozpoczęło, wiele maszyn seryjnych ma dodatki wpływające na docisk. Spotkamy je w Ducati (Panigale V4, Sreetfighter V4), Aprilii (RSV4) czy BMW, które elementy dociskowe w serii M rozbudowało do monstrualnych wręcz rozmiarów.

Dopracowana aerodynamika ma nie tylko chronić jeźdźca przed naporem wiatru. Dodatkowe skrzydełka poprawiaja docisk kół do nawierzchni.

Motocykle XXI wieku – elektronika na kołach

W 1993 roku elementy elektroniczne w wielu motocyklach były ograniczone do modułu zapłonowego, a w tych bardziej zaawansowanych technicznie do sterowania wtryskiem paliwa i układem ABS. Do dzisiaj dokonał się w tym zakresie największy skok technologiczny, a komputery sterują niemal każdym wcześniej wspomnianym elementem. Tak, każdym, bo mamy już pierwsze aktywne skrzydełka aerodynamiczne w Moto Guzzi Mandello V100.

Najnowsze flagowe modele wielu firm mają półaktywne zawieszenie, adaptacyjne oświetlenie, ABS działający także w zakrętach czy aktywny tempomat sterowany z pomocą radaru. Jest to temat tak rozległy, że poświęcę mu oddzielny materiał.

Komputer na kołach. Ekran TFT to tylko wierzchołek góry lodowej. Zastosowanie zaawansowanych systemów elektronicznych całkowicie zmieniło jazdę na motocyklu.

Jak może wyglądać jazda na torze nowoczesnym, seryjnym superbike’iem? Ano tak! Ruszamy, korzystając z systemu szybkiego startu (launch control), kolejne biegi wrzucamy bez sprzęgła, korzystając z quickshiftera. W tym samym czasie IMU, czyli jednostka inercyjna analizująca w sześciu osiach zachowanie motocykla, przymyka nieco gaz, by przednie koło było utrzymane na określonej w ustawieniach wysokości.

Zbliżając się do zakrętu, układ kontroli hamowania silnikiem poprawia stabilność, redukujemy biegi bez użycia sprzęgła, a układ ABS działający także w zakrętach czuwa nad przyczepnością przedniego koła i nad tym, by tylne nie odrywało się od drogi. Po wejściu w zakręt odkręcamy gaz do oporu czekając, aż IMU i jednostka sterująca silnika pięknie poprowadzą motocykl w kontrolowanym uślizgu, zostawiając na asfalcie czarną krechę, ale nie doprowadzając do upadku. I tak dalej, i tak dalej.

Nowocześniej, ale czy lepiej?

Motocykle w ciągu ostatnich trzydziestu lat bardzo się zmieniły. Tak jak nasz tytuł. Najważniejsze jednak, by z tych zmian umieć korzystać. Uwielbiam te nowoczesne, naszpikowane elektroniką motocykle. Ale też chętnie wsiadam na moją zdecydowanie pełnoletnią, „nic niemającą” Hondę z zapomnianym przez Japończyków silnikiem V2 i cieszę się tą nieco nostalgiczną jazdą. Tak samo jak z sentymentem otwieram pierwsze wydania Świata Motocykli.