Włoska marka sportowa zaskoczyła nowym podejściem do konstrukcji silnika. Ferrari opatentowało rozwiązanie, w którym tradycyjne okrągłe tłoki zastąpiono elementami o kształcie przypominającym tor żużlowy, a więc prostokąt z półkolami na końcach. Jakie zalety takiego rozwiązania motywowały inżynierów Ferrari?
fot. unsplash.com
W poszukiwaniu nowej geometrii
Choć Ferrari nie jest pierwszym producentem, który eksperymentuje z tłokami o niestandardowych kształtach, jego propozycja wyróżnia się nietypową kombinacją sprawdzonych idei i odważnych modyfikacji. Nowy patent przewiduje użycie tłoków, które mają geometryczną formę znaną z prób podejmowanych m.in. przez Hondę w wyścigowych motocyklach NR z lat 90. Zamiast klasycznego koła, Ferrari proponuje formę podobną do toru żużlowego – płaski prostokąt z półokrągłymi zakończeniami, przypominający kapsułkę.
Z technicznego punktu widzenia zmiana ta ma istotne konsekwencje. Tradycyjna formuła obliczania pojemności silnika (bazująca na średnicy tłoka i jego skoku) przestaje być przydatna. Nowa geometria wymaga podziału objętości cylindra na proste bryły – prostopadłościan i dwa półwalce – aby określić realną pojemność skokową.
Źródło: European Patent Office, EP4517043A1
Skracanie bez kompromisów
Największą zaletą nowego rozwiązania jest kompaktowość. Porównując dwa cylindry – jeden z tłokiem okrągłym, drugi z owalnym – okazuje się, że oba mogą mieć niemal identyczną pojemność, ale ten drugi będzie o kilkadziesiąt procent krótszy. W przypadku jednostek V8 lub V12 oznacza to zauważalne skrócenie całego silnika, co w sportowym samochodzie z silnikiem z przodu przekłada się na korzystniejsze rozłożenie masy.
Na tym jednak Ferrari nie poprzestało. Kolejnym krokiem było opracowanie nowej konstrukcji korbowodów. Zamiast dwóch oddzielnych drążków połączonych z jednym czopem korbowym – co skutkuje niewielkim przesunięciem między rzędami cylindrów – zastosowano połączony układ typu „syjamskiego”. Jeden korbowód jest główny, drugi przegubowy, a razem tworzą zespół, który skraca wał korbowy, poprawia jego sztywność i eliminuje wzajemne przesunięcia cylindrów. To z kolei przekłada się na zmniejszenie sił wywołujących wibracje.
Źródło: European Patent Office, EP4517043A1
Wyzwania i kompromisy
Oczywiście każde nowatorskie rozwiązanie pociąga za sobą nowe wyzwania. Nietypowy kształt tłoka oznacza trudniejsze uszczelnienie komory spalania, większe ryzyko nierównomiernego zużycia, a także potencjalne problemy z równomiernym spalaniem mieszanki. Problemem może być także fakt, że sworzeń tłokowy ustabilizowany jest jedynie względem krótszej osi tłoka, co zwiększa ryzyko chybotania w cylindrze.
Ferrari twierdzi jednak, że nowoczesne technologie obróbki, lekkie materiały i doświadczenia zdobyte przez innych producentów (np. Hondę) pozwalają zminimalizować te wady. Producent podkreśla też, że w jego ocenie nowe rozwiązanie jest „ekonomicznie opłacalne” – choć co to oznacza w kontekście Ferrari, pozostaje otwarte na interpretację.
Krok w stronę nowego standardu?
Nie sposób nie zauważyć, że Ferrari w treści patentu wielokrotnie określa swoją nową jednostkę mianem „drive engine” czyli silnika napędowego, jakby chcąc wyraźnie zaznaczyć, że nie chodzi o nudny, ustandaryzowany generator energii do napędu hybrydowego, ale pełnoprawne serce samochodu sportowego. Wszystko wskazuje na to, że nowy układ ma znaleźć zastosowanie przede wszystkim w pojazdach z silnikiem z przodu – tam, gdzie skrócenie jednostki napędowej ma bezpośredni wpływ na rozkład masy i prowadzenie auta.
Choć nie należy się spodziewać, że technologia ta trafi wkrótce do popularnych modeli segmentu C, może ona wyznaczać kierunek dla rozwoju przyszłych silników w klasie premium i supersamochodów. Zwłaszcza w świecie, w którym przestrzeń pod maską staje się coraz cenniejszym zasobem.
Ferrari udowadnia, że wciąż potrafi zaskakiwać inżynierską kreatywnością. Zamiast podążać utartymi ścieżkami downsizingu i elektryfikacji, stawia na przemyślaną rewolucję mechaniczną – z tłokami w kształcie toru żużlowego jako symbolem inżynierskiej odwagi i śmiałości.