Više obujma, viši tlak prednabijanja, lakše komponente… Na jedan način nije teško izvući više snage iz motora, ali proizvesti motor koji će uz to biti pouzdan i trajan je već nešto teže. Ovo je pregled nekoliko automobilskih motora s najvećim omjerom snage i obujma (snaga u KS podijeljena s obujmom u litrama), ali uz dodatne kriterije. Uz današnja kombiniranja električnih kompresora, turbinskog prednabijanja itd., relativno visoke vrijednosti bile bi prečeste i popis prilično dugačak 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 građeni za stazu, npr. Ariel Atom 500 ili Pagani Zonda Revolución pa i njih zaobiđimo ovom prilikom. Visoke vrijednosti traženog omjera postizali bi i motocikli, i dvotaktni i četverotaktni; npr. trkaća dvotaktna Honda NSR500 (1984. – 2002.) je iz 499 cm3 izvukla 200 KS, tj. čudovišnih 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 moguće 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 izvući 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 trkaće serije. Stanje za cestu i putnički promet potpuno je drugačije. Za te se uvjete, pogotovo danas, traži vrhunska efikasnost, tj. iskoristivost goriva. Tu je bitnije tražiti parametre po kojima se neka količina goriva i zraka maksimalno moguće pretvara u kretanje klipa: iz najmanje goriva dobiti najviše korisnog rada. Npr., BMW je jedan od proizvođača 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, četverocilindarski 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 zvuče i najveću snagu daju na visokim okretajima, od 7000 o/min na dalje.
Što je potrebno za izvlačenje snage iz zadanog obujma?
Zbog regulacije emisija, danas su češći prednabijeni motori. Visoke izlazne snage ne postižu samo egzotični sportski automobili poput Bugattija, Hennesseyja ili SSC-a, već i češći cestovni modeli. Tako npr. iz rednog četverocilindarskog 2.0 benzinskog motora Volvo izvlači 320 KS (s turbom i kompresorom, a najjače 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 električni kompresor), a Koenigsegg iz 2.0 turbo trocilindarskog motora bez bregastih vratila izvlači 608 KS. No, za dobivanje snage iz motora uopće, 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 recipročno. Trenje mora biti minimizirano. Usis i ispuh moraju biti proračunani 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 svjećice, do geometrije mlaza goriva kojeg daje injektor. Među prvim velikoserijskim i cjenovno pristupačnijim 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 trkaćim motorima: Hondin F1 motor je sredinom 2000ih, pred kraj ere za koju je formula (formula – pravilnik, od tuda i naziv za trkaću 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 tehničke specifikacije, ali svakodnevna iskustva, procjene i usporedbe snage automobila češće izražavamo u konjima. Konjsku snagu kao mjernu jedinicu krajem 18. stoljeća proširio je James Watt koristeći ju za usporedbu snage parnog stroja i konja. No, pregledavajući stranu literaturu često se nailazi na različite vrijednosti pretvorbe kW u horsepower ili konjske snage. Ta razlika nastaje zbog redefiniranja mjernih jedinica kroz stoljeća i zbog pretvorbi (zaokruživanja decimala) iz jednog u drugi sustav jedinica (metrijski/SI, ameri?ki, imperijalni). Zbog toga u američkim izvorima obično konjska snaga iznosi 0,7457 kW (mehanička ili imperijalna konjska snaga), a u europskim 0,7354 kW (metrijska konjska snaga). Tako će npr. automobil snage 100 kW američka publika preračunati u oko 134 KS, a europska u oko 136 KS. Dodatna razlika je sami način mjerenja snage: na kotačima (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 načine mjerenja i korištenje jedinica mjerenja. Za snagu je u većini svijeta to kW (uključujući 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 kotače, 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 idućeg 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 specifičnu snagu: verzija za japansko tržište (eng. japanese domestic market, JDM) razvijala je trkaćih 250 KS iz 2 litre obujma. Blizu mu je bio jedino Nissanov SR16VE N1 ugrađivan 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 četverocilindarski motor trkaće konstrukcije, s košuljicama cilindra i klipovima od posebnih kompozita metala i nemetala za smanjivanje trenja, a još jedna zanimljivost mu je prosječna brzina klipa (matematički, to je funkcija hoda i broja okretaja). U putničkim 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 najjači cestovni motor i raznu F1 tehnologiju, uključujući elektromotor s KERS sustavom te aktivnu aerodinamiku i ispod automobila. V12 motor (oznaka F140 FE) zapremine 6.3 litre daje 800 KS (praktički jednaka snaga kao verzija koja se ugrađuje u 812 Superfast, ali iz oko 200 kubičnih 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 trkaću stazu.
3. Porsche 911 991.2 GT3 RS (2018. – 2019.)
Porsche radi i jače cestovne modele, ali upravo ovaj GT3 RS je najjači s usinim motorom, a i taj 4.0 šestcilindarski bokser je najjači Porscheov cestovni usisni motor. U aktualnoj verziji daje 520 KS pa to znači 130 KS/l. Porschei 911 u svojim najjačim verzijama zauzimaju dvije niše: verzije s nasljeđem modela 959, opremljene turbo motorima, pogonom na sve kotače 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 jača verzija 458 Italia modela, a njegov 4.5 V8 (F136 FL) daje 605 KS, što znači 134 KS/l; trenutno je za klipne motore to vrh popisa. Ferrarijev V8 u 458 Italia davao je 570 KS (127 KS/l), čime je Hondin švicarski sat od motora nakon čitavog desetljeća 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 1.308 cm3 (0,654 l po komori) i u najjačoj 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 početaka 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 praktički istovremeno kako je NSU na tržištu propadao). RX-8 je imala najjači velikoserijski usisni Wankel koji se lako vrtio preko 9000 o/min, a štos u Mazdama s Wankel motorom bio je zvučni signal upozorenja kada okretaji prijeđu preporučene (tj., kada prijeđu u crveno polje).
Labuđi pjev usisnih sportskih motora?
Korišteni podaci su deklaracije proizvođača te su za izračune 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 budućeg rekordera među 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 kotače preko ručnog mjenjača). GMA T.50 se očekuje 2021. i to će zbilja biti poseban automobil; sve govori već i činjenica da je Gordon Murray odabrao debljinu ugljične stijenke usisnika zraka za motor na krovu automobila tako da kanal rezonira sa zvukom usisa u samom motoru…
