Više obujma, viši tlak prednabijanja, lakše komponente… Na jedan na?in nije teško izvu?i više snage iz motora, ali proizvesti motor koji ?e uz to biti pouzdan i trajan je ve? nešto teže. Ovo je pregled nekoliko automobilskih motora s najve?im omjerom snage i obujma (snaga u KS podijeljena s obujmom u litrama), ali uz dodatne kriterije. Uz današnja kombiniranja elektri?nih kompresora, turbinskog prednabijanja itd., relativno visoke vrijednosti bile bi pre?este i popis prili?no duga?ak ako se krene od okruglih 100 KS/l. Primjer su BMW quad-turbo redni šestcilindarski dizel (3.0, 400 KS; 133 KS/l) ili Koenigseggov twin-turbo V8 (5.0, 1341 KS; 268 KS/l). Pri vrhu superlativnog popisa bili bi i maloserijski modeli koji ispunjavaju uvjete za cestovnu uporabu, ali su gra?eni za stazu, npr. Ariel Atom 500 ili Pagani Zonda Revolución pa i njih zaobi?imo ovom prilikom. Visoke vrijednosti traženog omjera postizali bi i motocikli, i dvotaktni i ?etverotaktni; npr. trka?a dvotaktna Honda NSR500 (1984. – 2002.) je iz 499 cm3 izvukla 200 KS, tj. ?udovišnih 400,1 KS/l.
Za ovaj popis ciljamo automobile namijenjene za cestu i proizvedene u više od stotinjak primjeraka pa za ulazak na popis, motor treba ispuniti malo strože uvjete:
1. motor ne smije biti razvijen za motocikl, tj. mora biti automobilski
2. automobil mora biti velikoserijski i mora ga biti mogu?e registrirati za cestovnu uporabu
3. motor mora biti usisni (bez turba, bez kompresora)
Napomenimo i kako se ovaj popis vjerojatno ne?e puno mijenjati (osim s dolaskom jednog britanskog dragulja spomenutog na kraju teksta) zbog sve strožih ekoloških normi i cijene izrade cestovnih usisnih motora visokih performansi.
Zašto je omjer snage i zapremine važan?
Omjer snage i kubikaže zapravo je trofejna vrijednost, pokazatelj da su inženjeri znali izvu?i više snage iz istog obujma od konkurencije, ili jednostavno vrhunski obavljen težak pothvat. Neki automobili s manjim omjerom snage i kubikaže uspješniji su na cestama i pistama, ali to ovisi i o beskrajnim pravilnicima i zaobilaženjem pravila za pojedine trka?e serije. Stanje za cestu i putni?ki promet potpuno je druga?ije. Za te se uvjete, pogotovo danas, traži vrhunska efikasnost, tj. iskoristivost goriva. Tu je bitnije tražiti parametre po kojima se neka koli?ina goriva i zraka maksimalno mogu?e pretvara u kretanje klipa: iz najmanje goriva dobiti najviše korisnog rada. Npr., BMW je jedan od proizvo?a?a koji takav rezultat u zadnje vrijeme nalaze u geometriji motora koja ima zapreminu od 0,5 l po cilindru i tako modularno grade neke svoje motore: trocilindarski motori su im zapremine 1.5 l, ?etverocilindarski 2 l, a šestcilindarski 3 l. No, motori koji su stvarani da daju najviše snage iz zadanog obujma ciljaju drugu publiku i djelo su drugih ideja, a zato su posebni užitak za vožnju. Najbolje rade, dišu i zvu?e i najve?u snagu daju na visokim okretajima, od 7000 o/min na dalje.
Što je potrebno za izvla?enje snage iz zadanog obujma?
Zbog regulacije emisija, danas su ?eš?i prednabijeni motori. Visoke izlazne snage ne postižu samo egzoti?ni sportski automobili poput Bugattija, Hennesseyja ili SSC-a, ve? i ?eš?i cestovni modeli. Tako npr. iz rednog ?etverocilindarskog 2.0 benzinskog motora Volvo izvla?i 320 KS (s turbom i kompresorom, a najja?e verzije imaju i elektromotore), Mercedes pak 421 KS (turbo), Audi iz dizelskog 4.0 V8 dobiva 435 KS i 900 Nm (uz dva turba i elektri?ni kompresor), a Koenigsegg iz 2.0 turbo trocilindarskog motora bez bregastih vratila izvla?i 608 KS. No, za dobivanje snage iz motora uop?e, a posebno usisnog, moraju se koristiti lagani materijali, precizna izrada i najfinija završna obrada. Svi pokretni dijelovi moraju biti olakšani i balansirani, pogotovo oni koji se gibaju pravocrtno recipro?no. Trenje mora biti minimizirano. Usis i ispuh moraju biti prora?unani tako da iskoriste sve poznate efekte i zakone rezoniranja, interferencija, inercije i promjena tlakova kako bi se postigao efekt prednabijanja i smanjili otpori usisne smjese i ispušnih plinova. Svaki element motora i ciklusa izgaranja se analizira i revidira, od materijala karika klipa, preko širenja plamene fronte od svje?ice, do geometrije mlaza goriva kojeg daje injektor. Me?u prvim velikoserijskim i cjenovno pristupa?nijim automobilima koji su usisnim motorom postigli 100 KS/l bila je Honda: B16A motor u modelima CR-X (EF8) i Civic (EF9) (1989. – 1991.) je iz 1.6 l obujma davao 172 KS, tj. 108 KS/l. Kad potrošnja i emisije nisu problem, rezultat takve konstrukcije i takvog friziranja najizraženiji je na trka?im motorima: Hondin F1 motor je sredinom 2000ih, pred kraj ere za koju je formula (formula – pravilnik, od tuda i naziv za trka?u seriju) motora bila 3.0 usisni motor, težio oko 90 kg (za usporedbu, Audijev 3.0 V6 TDI teži, ovisno o varijanti, oko 219 kg) i davao oko 979 KS (oko 326 KS/l).
Razlike u mjernim jedinicama: kW, KS, HP, BHP, PS, CV…
Osim one iz pjesme, još jedna naša stara navada je korištenje konjskih snaga u svakodnevnom razgovoru. Naravno, kilovati (kW) su standard za ozbiljnije tehni?ke specifikacije, ali svakodnevna iskustva, procjene i usporedbe snage automobila ?eš?e izražavamo u konjima. Konjsku snagu kao mjernu jedinicu krajem 18. stolje?a proširio je James Watt koriste?i ju za usporedbu snage parnog stroja i konja. No, pregledavaju?i stranu literaturu ?esto se nailazi na razli?ite vrijednosti pretvorbe kW u horsepower ili konjske snage. Ta razlika nastaje zbog redefiniranja mjernih jedinica kroz stolje?a i zbog pretvorbi (zaokruživanja decimala) iz jednog u drugi sustav jedinica (metrijski/SI, ameri?ki, imperijalni). Zbog toga u ameri?kim izvorima obi?no konjska snaga iznosi 0,7457 kW (mehani?ka ili imperijalna konjska snaga), a u europskim 0,7354 kW (metrijska konjska snaga). Tako ?e npr. automobil snage 100 kW ameri?ka publika prera?unati u oko 134 KS, a europska u oko 136 KS. Dodatna razlika je sami na?in mjerenja snage: na kota?ima (nakon gubitaka kroz prijenos), direktno na radilici motora (to su tzv. brake horsepower, bhp), s potpuno opremljenim motorom (alternator, pumpa vode, ulja, serva, katalizator… sve to troši dio snage) ili ne… Da bi se te razlike izbjegle, postoje propisani standardi za na?ine mjerenja i korištenje jedinica mjerenja. Za snagu je u ve?ini svijeta to kW (uklju?uju?i i Europsku uniju), ali i u zemljama gdje nisu službene SI mjerne jedinice (npr. UK ili SAD) kW je jasno definiran. Krenimo sada na “odbrojavanje” automobila, tj. motora.
6. Lamborghini Huracán (LP 640-4 Performante, 2017. – 2019. i Evo, 2019. – danas/2020.)
Ovi modeli koriste isti 5.2 V10 motor sa 640 KS (Audi/Lamborghini motor, za razliku od 5.0 V10 iz Gallarda koji je bio razvijen baš pri Lamborghiniju). Opremljeni su aktivnom aerodinamikom, skretanjem stražnjim kota?ima, pogonom na sve kota?e, komponentama od laganih materijala itd., a omjer snage i kubikaže je 123 KS/l; viši nego kod Aventadora LP770-4 SVJ koji iz 6.5 V12 daje 770 KS (118 KS/l). Ipak, niži je od idu?eg automobila na popisu, koji je kao novi koštao oko 40.000 eura (ura?unata inflacija), oko 6 puta manje od 241.000 eura za LP640-4.
5. Honda S2000 (1999. – 2009.)
Nevjerojatni automobil koji je do dolaska Ferrarija 458 Italia, iste godine kada je prestala proizvodnja S2000, držao rekord za najvišu specifi?nu snagu: verzija za japansko tržište (eng. japanese domestic market, JDM) razvijala je trka?ih 250 KS iz 2 litre obujma. Blizu mu je bio jedino Nissanov SR16VE N1 ugra?ivan u homologacijski Pulsar VZ-R N1 (1995. – 2000.) koji je s 200 KS iz 1.6 motora razvijao gotovo istih 125 KS/l. Hondin F20C je redni ?etverocilindarski motor trka?e konstrukcije, s košuljicama cilindra i klipovima od posebnih kompozita metala i nemetala za smanjivanje trenja, a još jedna zanimljivost mu je prosje?na brzina klipa (matemati?ki, to je funkcija hoda i broja okretaja). U putni?kim automobilima iznosi oko 16 m/s, a u F20C je vrijednost u rangu športskih motocikala i F1 bolida: pri blokadi od 9200 okretaja u minuti, iznosi 25,76 m/s.
4. Ferrari LaFerrari (coupe: 2013. – 2016., Aperta/kabrio: 2016. – 2018.)
Trenutni Ferrarijev tzv. hypercar koji koristi njihov najja?i cestovni motor i raznu F1 tehnologiju, uklju?uju?i elektromotor s KERS sustavom te aktivnu aerodinamiku i ispod automobila. V12 motor (oznaka F140 FE) zapremine 6.3 litre daje 800 KS (prakti?ki jednaka snaga kao verzija koja se ugra?uje u 812 Superfast, ali iz oko 200 kubi?nih centimetara manje zapremine) pa je omjer snage i kubikaže 128 KS/l. Modeli FXX-K i FXX-K Evo temeljeni su na LaFerrariju i koriste verziju motora koja daje 860 KS, ali nisu cestovni nego automobili za trka?u stazu.
3. Porsche 911 991.2 GT3 RS (2018. – 2019.)
Porsche radi i ja?e cestovne modele, ali upravo ovaj GT3 RS je najja?i s usinim motorom, a i taj 4.0 šestcilindarski bokser je najja?i Porscheov cestovni usisni motor. U aktualnoj verziji daje 520 KS pa to zna?i 130 KS/l. Porschei 911 u svojim najja?im verzijama zauzimaju dvije niše: verzije s naslje?em modela 959, opremljene turbo motorima, pogonom na sve kota?e itd., i verzije RS (njem. RennSport, u smislu za utrke), s usisnim motorima, stražnjim pogonom i smanjenom težinom.
2. Ferrari 458 Speciale (2009. – 2015.)
Ovo je ja?a verzija 458 Italia modela, a njegov 4.5 V8 (F136 FL) daje 605 KS, što zna?i 134 KS/l; trenutno je za klipne motore to vrh popisa. Ferrarijev V8 u 458 Italia davao je 570 KS (127 KS/l), ?ime je Hondin švicarski sat od motora nakon ?itavog desetlje?a pao na drugo mjesto. Verzija u 458 Speciale daje 35 KS više.
1. Mazda RX-8 (2003. – 2012.)
Mazdin 13B-MSP Renesis je dvokomorni Wankel motor zapremine 1308 cm3 (0,654 l po komori) i u najja?oj varijanti sa 6 kanala (po 2 usisna i 1 ispušni za svaki od dva rotora) davao je 253 KS i na vrhu je ovog popisa: 193,4 KS/l. Negdje se Wankel motori penaliziraju tako da im se zapremina korigira množenjem s nekim koeficijentom ve?im od 1, ali stvarna zapremina 13B motora je 1.3 litre. Prednosti su im višestruke: lagani su, kompaktni, ne trebaju ventile i bregasta vratila, rotori rotiraju umjesto klipova koji se gibaju pravocrtno itd. Izumio ga je Felix Wankel 1920ih, a od po?etaka široke primjene 1960ih (NSU i Mazda) pa do danas (ili, do kraja proizvodnje RX-8, posljednjeg velikoserijskog automobila s Wankel motorom) gotovo svi problemi s trajnosti su rješeni (Mazda je problem trošenja vrhova rotora rješila prakti?ki istovremeno kako je NSU na tržištu propadao). RX-8 je imala najja?i velikoserijski usisni Wankel koji se lako vrtio preko 9000 o/min, a štos u Mazdama s Wankel motorom bio je zvu?ni signal upozorenja kada okretaji pre?u preporu?ene (tj., kada prije?u u crveno polje).
Labu?i pjev usisnih sportskih motora?
Korišteni podaci su deklaracije proizvo?a?a te su za izra?une zaokruživani na cijeli broj. I na koncu, to su “samo” brojevi. Visokoturažno vrištanje Lexus LFA V10 ili najavljenog Gordon Murray Automotive T.50 ne treba svoditi na broj, ali kada bi baš htjeli, dobili bi sasvim pristojnih Lexusovih 119 KS/l te budu?eg rekordera me?u klipnim motorima sa 177 KS/l; GMA/Cosworth V12 iz 3.9 l obujma izbija 690 KS i vrti se do nadrealnih 12.100 okretaja u minuti (koje šalje na kota?e preko ru?nog mjenja?a). GMA T.50 se o?ekuje 2021. i to ?e zbilja biti poseban automobil; sve govori ve? i ?injenica da je Gordon Murray odabrao debljinu uglji?ne stijenke usisnika zraka za motor na krovu automobila tako da kanal rezonira sa zvukom usisa u samom motoru…
