Inżynierowie Toyoty wielokrotnie zaskakiwali świat innowacyjnymi pomysłami, które wyznaczały nowe trendy w konstrukcji samochodów w dziedzinie ekologii, bezpieczeństwa, komfortu. Niektóre z nich – jak napęd hybrydowy czy elektryczny na wodór – od razu kojarzą się z japońską marką. Inne są znane głównie specjalistom, ale dzięki nim kierowcy mogą się cieszyć większym komfortem jazdy. Prezentujemy niektóre z licznych innowacji Toyoty, które wpłynęły na rozwój motoryzacji.

Wskaźniki Optitron – 1989

Przez lata producenci samochodów, a także kierowcy, borykali się z problemem złej widoczności wskaźników. Czasem skala obrotomierza czy prędkościomierza była źle widoczna w słoneczny dzień i w nocy, niekiedy zbyt jaskrawe podświetlenie męczyło wzrok. Eksperymentowano z umieszczeniem wskaźników w głębokich, antyodblaskowych tubach lub z różnobarwnym podświetleniem. Tylko w nielicznych pojazdach wskaźniki były dobrze widoczne w każdych warunkach i przy każdym oświetleniu.

W latach 80. eksperymentowano z elektronicznymi wyświetlaczami, lecz rozwiązanie dekoncentrowało kierowców ilością świecących elementów lub działało z licznymi usterkami. Światowym przełomem w ergonomii wnętrza okazał się system Toyota Optitron wprowadzony w 1989 roku w Lexusie LS 400 oraz jego japońskiej wersji Toyota Celsior. Wskaźniki Optitron zostały skonstruowane z myślą o redukcji zmęczenia wzroku kierowcy i są znakomicie widoczne zarówno w słoneczny dzień, jak i w nocy. Każda cyfra na skali składa się z diody, także wskazówki prędkościomierza są oświetlone diodami.

Wskaźniki Optitron sprawiają wrażenie trójwymiarowych. Zapewniają doskonałą czytelność, odciążając wzrok i zwiększając koncentrację uwagi na prowadzeniu, niezależnie od warunków otoczenia. Przy wyłączonej stacyjce zapłonu wskaźniki Optitron są uśpione – ich podziałki i wskazówki są niewidoczne. Zaświecą się z chwilą przekręcenia kluczyka w stacyjce. Jasne światło o srebrzystej tonacji jest przyjazne dla oka zarówno podczas jazdy pod słońce, jak i we mgle, deszczu czy w nocy.

Po Lexusie LS 400 system Toyota Optitron zastosowano w innych modelach Lexusa, a następnie w pojazdach osobowych marki Toyota. W Corolli występuje on od 2002 roku, od modelu E120, a w terenowym Land Cruiserze – od modelu J120 (2003). Do dziś Optitron pozostaje dla wielu koncernów motoryzacyjnych niedoścignionym wzorcem ergonomicznego i czytelnego przekazywania danych niezbędnych dla każdego kierowcy.

Inteligentny system automatycznego parkowania (SIPA) – 2003

Jeszcze na początku XXI wieku idea wydawała się futurystyczna. Obecnie SIPA pojawia się w coraz większej liczbie modeli z różnych segmentów – m.in. w nowej Corolli. Czujniki i kamery mierzą odległości i pomagają nam w zaparkowaniu pojazdu nawet w ciasnej luce. Prace nad inteligentnym asystentem parkowania prowadziło wiele firm, lecz właśnie Toyota może poszczycić się mianem pioniera w stosowaniu tej technologii. Prace nad Intelligent Parking Assist znany także jako Advanced Parking Guidance System rozpoczęto w latach 90. Pierwsza wersja SIPA dla przełomowej hybrydy Prius i amerykańskich wersji Lexusa była gotowa w 1999 roku. Wczesna wersja systemu wykazywała jednak pewne słabości: nie wykrywała pieszych, zwierząt oraz małych przedmiotów na miejscu parkowania. Nowsze wersje używają kamer z trójwymiarowym obrazem, dopracowano także czujniki monitorujące tor jazdy. W 2003 r. SIPA zaprezentowano w seryjnej Toyocie Prius przeznaczonej na japoński rynek. W Europie system debiutował na początku 2006 roku także w Priusie.

Konkurencyjne koncerny zareagowały z dużym opóźnieniem. Volkswagen zaprezentował półautomatyczny system Park Assist Vision dopiero wiosną 2008 roku. Inni producenci wprowadzili elektronicznego asystenta parkowania jeszcze później. Inteligent Park Assist w różnych konfiguracjach został wzbogacony o liczne funkcje i obecnie należy do najlepszych rozwiązań na świecie.

Crawl Control System – 2007

Każdy, kto choć raz jechał autem 4x4 w trudnym terenie, wie jak trudno operować precyzyjnie gazem i hamulcem na błotnistym lub oblodzonym wzgórzu. Łatwo jest zerwać przyczepność i stracić trakcję. Antidotum Toyoty na problem nazywa się Crawl Control (lub Crawl Control System). Jest to elektroniczny system regulujący prędkość obrotową każdego z kół pojazdu w czasie jazdy w trudnym terenie.

Aktywacja Crawl Control jest prosta. Należy przełączyć selektor ustawień skrzyni biegów na pozycję N, następnie włączyć reduktor na pozycję L4 (niskie przełożenia), a później wcisnąć przycisk „Crawl Control”. Aktywację systemu potwierdzi kontrolka.

W zależności od modelu Crawl Control może mieć kilkustopniową regulację trybu prędkości w zależności od warunków jazdy od „Slow” do „Fast” za pomocą potencjometru. Dzięki systemowi pojazd może odzyskać przyczepność podczas zjazdów lub podjazdów w trudnych warunkach, bez konieczności użycia przez kierowcę pedału gazu lub hamulca. Zwykle zbyt gwałtowne dodanie gazu nawet przez wprawnego kierowcę zrywa przyczepność koła, powoduje jego uślizg, podobnie jak zbyt silne hamowanie. System Crawl Control samodzielnie dobiera stałą prędkość każdego z kół pojazdu i dostosowuje ją do warunków jazdy na błotnistym lub oblodzonym wzniesieniu. Zapewnia precyzję prowadzenia i możliwość skoncentrowania się wyłącznie na kierowaniu pojazdem.

Wiele systemów elektronicznych różnych producentów nie sprawdziło się w trudnej eksploatacji terenowej. Crawl Control System jest pierwszym tego typu stosowanym seryjnie systemem na świecie. Dodajmy: systemem niezwykle skutecznym, faktycznie ułatwiającym jazdę off-roadową. Po raz pierwszy wprowadzono go w Toyocie Land Cruiser serii J200 we wrześniu 2007 roku. W 2012 roku wzbogacono system o 2 dodatkowe prędkości. Obecnie poza Land Cruiserem J150 i J200 system jest montowany także w innych terenowych modelach Toyoty np. od 2016 roku w oferowanym na rynku USA modelu Tacoma.

Katalizator spalin umieszczony w kolektorze wydechowym – 1983

Pod koniec lat 70. japońskie władze wprowadziły restrykcyjne normy emisji spalin dla samochodów osobowych. Tokio oraz inne aglomeracje borykały się z problemem smogu, a każdego dnia na japońskie ulice wyjeżdżały tysiące nowych samochodów. Sposobem na rozwiązanie tego problemu miał się stać katalizator.

Katalizatory spalin z sondą Lambda wprowadzono w latach 70. w USA. Inżynierowie Toyoty wykonali kolejny, istotny krok w kwestii redukcji toksycznych składników spalin. Wielką innowacją był pierwszy w świecie katalizator spalin umieszczony w kolektorze wydechowym, wprowadzony w 1983 roku w silniku benzynowym o symbolu 3AL-LU. Jednostka o pojemności 1452 cm³ miała 4 cylindry ustawione w rzędzie. Rozwijała moc od 70 do 100 KM i była montowana w różnych modelach Toyoty, m.in. w Coronie T150 (1983-87), która zewnętrznie przypominała znaną z Europy, w tym także z Polski Carinę II. Katalizator w kolektorze wydechowym (Toyota Manifold Converter) przyczynił się do znacznej redukcji emisji i wytyczył nowe kierunki rozwoju systemów oczyszczania spalin. Przez lata Toyota stosowała także wstępny katalizator spalin (Pre-Cat), najczęściej w pojazdach oferowanych na rynku USA i w Japonii.

ACIS – układ dolotowy silnika o zmiennej długości z regulacją akustyczną – 1984

Jak usprawnić proces spalania mieszanki benzyna-powietrze, by silnik rozwijał większą moc i osiągał korzystniejszy przebieg momentu obrotowego? Sposobów jest wiele. Jednym z nich jest wprowadzony przez Toyotę Acoustic Control Induction System (ACIS). To układ dolotowy silnika o zmiennej długości z regulacją akustyczną. Działa on na zasadzie doładowania dynamicznego i wykorzystuje zjawisko rezonansu słupa powietrza zasysanego do cylindrów. Służą do tego specjalne zawory z przesłonami. Dzięki wykorzystaniu rezonansu powietrza w układzie dolotowym jest możliwość uzyskania optymalnego maksymalnego momentu obrotowego jednostki napędowej.

W czerwcu 1984 roku Toyota rozpoczęła seryjną produkcję silników benzynowych o symbolu 1S-iLU. Były to 4-cylindrowe, zasilane elektronicznym wtryskiem paliwa jednostki rzędowe o pojemności skokowej 1,8 litra i mocy od 85 do 105 KM w zależności od wersji. Silnik 1S-iLU z innowacyjnym systemem ACIS był montowany w oferowanych na japońskim rynku modelach Toyoty z lat 80., m.in. w Camry serii SV10 (1.8 Ci XT), Coronie serii T150 oraz w modelu Celica 1800 Standard (ST160). Tylko bardzo niewielu kierowców wiedziało, że w silnikach ich aut wykorzystano zjawisko akustycznego rezonansu, kojarzone raczej z instrumentami muzycznymi. Udoskonalony system ACIS był stosowany jeszcze w 2013 roku w niektórych benzynowych jednostkach, np. w 2UZ-FE czyli V-8 napędzającym m.in. Land Cruisera serii J200.

Elektronicznie sterowane zawieszenie pneumatyczne – 1986

Od początku XX wieku koncerny samochodowe prześcigały się w pomysłach na idealne zawieszenie. Najpierw królowały proste resory piórowe, lecz komfort jazdy był niewystarczający. Z biegiem lat wprowadzano nowe pomysły: zawieszenie niezależne, kolumny McPhersona, amortyzatory z regulacją twardości, wreszcie zawieszenie hydropneumatyczne różnych systemów stosowane w samochodach klasy średniej (Citroën) oraz pojazdach luksusowych (Rolls-Royce).

Powietrzne miechy zawieszeń pneumatycznych znano już od lat w pojazdach ciężarowych. Ogromną zaletą zastosowania układu pneumatycznego jest stały prześwit samochodu, niezależny od obciążenia. Zawieszenie pneumatyczne gwarantuje nieprzeciętny komfort jazdy. Poduszki (miechy) pneumatyczne amortyzują i przechwytują wszelkie wibracje oraz wstrząsy, gdy pojazd porusza się po nierównościach. Składają się na nie elementy poduszkowe wypełniane powietrzem przez kompresory. W chwili wjechania na nierówność poduszka jest odpowiednio uzupełniona powietrzem, tak aby ją skutecznie zamortyzować. Zawieszenie pneumatyczne przez czujniki odczytuje prędkość, a następnie dostosowuje się do niej. Przy wolnej jeździe zwiększa prześwit pojazdu od podłoża, szybsza jazda wymusza usztywnienie zawieszenia.

Teoria wydaje się prosta, lecz mimo licznych testów próby zbudowania skutecznie działającego zawieszenia pneumatycznego kończyły się fiaskiem. Pod koniec lat 70. inżynierowie Toyoty podjęli próby wsparte przez zespół elektroników z firmy Denso. Efektem ich działań było pierwsze na świecie sterowane elektronicznie zawieszenie pneumatyczne. Zastosowano je po raz pierwszy w Toyocie Soarer (Z20), która debiutowała w styczniu 1986 roku na japońskim rynku. Odtąd podobne rozwiązanie stosuje wielu innych producentów, lecz to właśnie Toyota przetarła szlak.

Wentylator napędzany silnikiem hydraulicznym – 1989

O istnieniu wentylatora chłodzącego silnik przypominamy sobie zwykle w upalny dzień, w korku lub po forsownej jeździe. Przez lata firmy samochodowe stosowały wentylatory chłodzące silnik zasilane paskiem klinowym. Wentylator jest bardzo ważnym elementem każdej jednostki napędowej. Napędzane były one silnikiem elektrycznym lub za pomocą sprzęgła wiskotycznego (tzw. wiskoza). W nowszych konstrukcjach wentylator jest uruchamiany za pomocą elektromagnesu.

W 1989 roku po raz pierwszy w świecie wprowadzono do seryjnej produkcji wentylator z napędem hydraulicznym. To przełomowe rozwiązanie opracowane przez inżynierów Toyoty stosowane jest w samochodach z hydraulicznym układem wspomagania kierownicy z podwójną pompą hydrauliczną. Obydwie pompy posiadają jedno wspólne koło pasowe. Jest ono napędzane przez pasek wieloklinowy, przekazujący napęd z koła pasowego, zamontowanego na wale korbowym. Pierwsza z pomp wytwarza ciśnienie oleju dla układu wspomagania, druga zapewnia ciśnienie niezbędne do napędu hydraulicznego wentylatora. Komputer sterujący pracą silnika (ECU) steruje elektrozaworem między pompą a silnikiem napędzającym wentylator. Śmigło wentylatora znajduje się na wale napędowym silniczka hydraulicznego. Komputer steruje prędkością wentylatora za pomocą elektrozaworu, zmniejszając lub zwiększając dopływ oleju do silniczka. W stosunku do popularnych, lecz kapryśnych napędów wiskotycznych zaletą wentylatora z napędem hydraulicznym jest wysoka trwałość, niezawodność i prosta konstrukcja. Rozwiązanie zastosowano po raz pierwszy w 1989 roku w legendarnym już silniku 1UZ-FE montowanym w Lexusie LS 400 oraz Toyocie Celsior, dostępnej w Japonii.