Rasowe 3-cylindrowe silniki. Jak wykrzesać nawet 600 koni z małej jednostki?

Zastanawialiście się kiedyś, ile koni mechanicznych można wycisnąć z małego 3-cylindrowego silnika? W tym artykule poznacie rekordzistów oraz trochę technikalii.

Wielu producentów eksperymentowało z małymi silnikami, efektem czego były niedopracowane jednostki, które kończyły swój żywot po przejechaniu kilkudziesięciu tysięcy kilometrów. Takich silników jest już na szczęście coraz mniej. Coraz więcej za to jest silników, które mimo tylko trzech cylindrów, są w stanie wykrzesać sporo koni mechanicznych i dać sporo frajdy z jazdy.

Więcej ciekawostek ze świata motoryzacji znajdziesz na stronie Gazeta.pl

1.5L EcoBoost 200 KM (Ford Fiesta ST)

To najsłabszy silnik w naszym zestawieniu. Zarówno jego blok jak i głowica odlane są z aluminium. Dla lepszego rozpylenia i dostarczenia większych ilości paliwa, na każdy cylinder przypadają dwa wtryskiwacze. Ktoś uznał także, że trzy cylindry to zdecydowanie za dużo do spokojnej jazdy. Dlatego silnik wyposażony jest w technologie odłączania jednego z cylindrów. Oczywiście nie mogło zabraknąć turbosprężarki. Silnik ten rozwija 200 KM oraz generuje 290 Nm momentu obrotowego dostępnego od 1 600 obrotów na minutę. Moc maksymalną rozwija przy 6 tysiącach obrotów na minutę.

Ford EcoBoost 1.5LFord EcoBoost 1.5L fot. Ford

Fiesta ST napędzana tym silnikiem osiąga pierwszą setkę w 6,5 sekundy, a prędkość maksymalna wynosi 230 km/h. Średnie zużycia paliwa producent określa na 6,8 l/100 km.

1.5L BMW TwinPower Turbo (BMW i8)

To dowód na to, że mocne, trzycylindrowe jednostki nie są nowością. Ta była montowana w hybrydowym BMW i8 od 2014 roku. Była wspierana przez silnik elektryczny, ale sama generowała 232 KM i 320 Nm momentu obrotowego. Jak na tamte czasy był to prawdziwy wynalazek. Oczywiście nie zabrakło zmiennych faz rozrządu czy zmiennego wznosu zaworów ssących. Skrzynia korbowa wykonywana była z aluminium, a tradycyjny pasek rozrządu zastąpiono łańcuchem. Za dostarczanie odpowiedniej ilości powietrza do silnika odpowiadała sprężarka typu Twin Scroll.

BMW i8 Roadster 2018BMW i8 Roadster 2018 fot. BMW

 1.6L 261 KM (Toyota Yaris GR)

Inżynierowie Gazoo Racing musieli włożyć sporo pracy, aby z trzech cylindrów wykrzesać aż 261 KM, zapewniając jednocześnie odporność jednostki na pracę w ciężkich warunkach. Jak to osiągnięto? Oczywiście blok i głowica wykonane ze stopów aluminium. Turbosprężarkę zintegrowano z kolektorem wylotowym, co zmniejsza jej bezwładność i zapewnia jej szybsze "budzenie się". Aby ograniczyć tendencje do spalania stukowego, trzeba było stworzyć wydajny system chłodzenia. Zastosowano więc podwójny płaszcz wodny w głowicy oraz bloku, a także bardzo cienkie ścianki cylindrów. W celu jeszcze lepszego odprowadzania ciepła, zawory wylotowe wypełnione są sodem. Pod wpływem temperatury zmienia on swój stan skupienia i przemieszcza się wewnątrz zaworu, odbierając ciepło od jego grzybka i odprowadzając je do trzonka. Dodatkowo zastosowano po trzy dysze natryskowe oleju na tłok, które nie tylko odbierają ciepło, ale zapewniają także zmniejszenia tarcia między ruchomymi elementami.

Kilka słów o zasilaniu silnika powietrzem i paliwem. Po pierwsze, gniazda zaworowe ułożone są pod znacznie większym kątem niż w standardowym silniku. Sprawia to, że powietrza napływa do cylindrów tylko po jednej stronie zaworu, tworząc pożądane zawirowanie. Jak myślicie, zastosowano pośredni czy bezpośredni wtrysk paliwa? Otóż dwie odpowiedzi są prawidłowe. W czasie spokojnej jazdy, za dostarczanie paliwa odpowiadają wtryskiwacza zamontowane w kanałach dolotowych. Gdy potrzebujemy od silnika więcej mocy, do gry wchodzi także bezpośredni wtrysk paliwa.

Toyota GR YarisToyota GR Yaris fot. ŁK

Nie jest to jeszcze najmocniejszy silnik w naszym zestawieniu, ale obecnie jest to najmocniejszy trzycylindrowy silnik w seryjnie produkowanym aucie. Toyota Yaris GR katalogowo rozpędza się do setki w 5,5 sekundy, ale testy pokazują, że jest w zrobić to nawet o 0,5 sekundy szybciej. Prędkość maksymalna wynosi 230 km/h

2.0L TFG 600 KM (Koenigsegg Gemera)

Przyszedł czas na zwycięzcę tego rankingu, który resztę konkurencji zostawia daleko w tyle. W zasadzie to zostawi, bo testy Koenigsegga Gemery wciąż trwają, a auta nie trafiły jeszcze do klientów. Swoją drogą Gemera to naprawdę ciekawy samochód, ale więcej o nim przeczytacie w innym naszym artykule, który znajdziecie poniżej.

Teraz skupimy się na jego silniku, a jest o czym pisać. Zacznijmy od rozrządu, a właściwie jego braku. Jak to możliwe? Praca zaworów nie jest w żaden sposób zależna od wału korbowego. Każdy z nich sterowany jest elektronicznie. Zawory są jednocześnie tłoczkami, a ich pracą steruje się poprzez wtłaczanie powietrza pod dużym ciśnieniem. Takie rozwiązanie umożliwia sterowanie pracą każdego zaworu indywidualnie, oraz łatwą zmianę momentu ich otwarcia i zamknięcia. Ponadto czas otwarcia i zamknięcia zaworu jest bardzo krótki.

Jak to możliwe, że tak mały silnik generuje tyle mocy? Po pierwsze, moc zależy bezpośrednio od prędkości obrotowej silnika. Im wyżej może kręcić się silnik, tym większą moc może osiągnąć. A silnik Gemery jest w stanie rozkręcić się do 8 500 tys. obr/min. Po drugie, jednostka ta jest doładowywana ciśnieniem do dwóch barów, a więc generuje także duży moment obrotowy - aż 600 Nm.

Zastosowanie tak dużych turbosprężarek mogłoby spowodować, że silnik miałby problem z generowaniem momentu obrotowego przy niższych obrotach. Zastosowano więc dwie trubosprężarki, ale to nie wszystko. Na każdy cylinder przypadają dwa zawory wylotowe. Każdy zawór prowadzi do innej turbosprężarki, a dzięki elektronicznemu sterowaniu zaworami, możliwe jest otworzenie tylko jednego zaworu w każdym z cylindrów i skierowanie całej masy spalin do napędzania jednej turbiny. Takie rozwiązanie gwarantuje odpowiednie doładowanie, nawet przy niskich prędkościach obrotowych.

Koenigsegg Gemera 2020Koenigsegg Gemera 2020 Koenigsegg

Dlaczego Koenigsegg zdecydował się na zastosowanie tak małego silnika w supersamochodzie? Bo jest lekki, nie zajmuje dużo miejsca, a poza tym, nie jest on główną jednostką napędową. Zdecydowanie więcej mocy dostarczają silniki elektryczne. Łączna moc wszystkich silników to aż 1 700 KM. Gemera ma rozpędzać się do setki w 1.9 sekundy oraz osiągać prędkość 400 km/h. Może przy tym pomieścić 4 osoby.

Zobacz wideo Jechał na jednym kole przez Wrocław - brawurową jazdę motocyklisty zakończyła Grupa SPEED
Więcej o:
Copyright © Gazeta.pl sp. z o.o.