Ten krótki film o silnikach przypomina, dlaczego będziemy tęsknić za jednostkami 4-cylindrowymi

Na znakomitym kanale Youtube „Brick Experiment Channel” pojawił się film, który z użyciem klocków Lego idealnie obrazuje działanie i różnice między rodzajami silników spalinowych.

Większość osób interesujących się motoryzacją pobieżnie wie, jak działa silnik spalinowy. Tłoki chodzą w cylindrach w górę i w dół, ewentualnie w lewo i w prawo, wał korbowy się kręci i wszyscy się cieszą. Ale rzadko kto potrafiłby już narysować i wytłumaczyć różnice między silnikami S2, V2, F2, U2, W3, S4, H4, X4 czy gwiazdowymi. Nawet ja byłem momentami zaskoczony. Oto film:

W skrócie: twórca zbudował modele silników z klocków Lego i rozpędził je do 3000 obr/min, żeby pokazać ich stabilną lub niestabilną pracę. Niektóre zachowywały się idealnie, inne nie były nawet w stanie osiągnąć tej prędkości obrotowej (nadawanej przez silnik elektryczny), żeby się nie rozpaść. 

Nie byłem zdziwiony, że silnik jednocylindrowy podskakuje, ponieważ dla ruchu tłoka nie ma tu właściwie żadnej przeciwwagi. Każda jednocylindrowa jednostka będzie pracować w ten sposób – nie bardzo jest co tu wyrównoważać.

Niemal idealnie i bezwibracyjnie pracował rzędowy silnik dwucylindrowy, w którym tłoki chodziły na przemian. Problem w tym, że taką konfigurację ruchu tłoków można uzyskać tylko w silniku dwusuwowym. Każdy dwucylindrowy, rzędowy czterosuw ma tłoki chodzące jednocześnie góra-dół, przez co podskakuje praktycznie tak samo, jak jednocylindrowy. Zapłon dostaje raz lewy, raz prawy tłok, ale zawsze chodzą one współbieżnie. Po przerobieniu modelu silnika na taki z ruchem współbieżnym, wibracje znowu się pojawiły.

Idealnie pokazano różnicę między typowym silnikiem bokser a widlastym z rozwidleniem 180′

Na pierwszy rzut oka są takie same, ale bokser ma korbowody na osobnych wykorbieniach wału, a widlasty 180′ – na tym samym wykorbieniu. Różnica w „kulturze pracy” była porażająca na korzyść boksera. Nic dziwnego, że ten silnik jest tak chętnie stosowany w motocyklach.

Jeszcze dziwniejsza wersja to silnik U2

Ma dwa wały korbowe, które łączą się ze sobą zębatką. Ten silnik wyjątkowo źle wypadł w teście wysokich obrotów. Skakał tak intensywnie, aż urwała się korba. Niewiele lepiej wypadła widlasta dwójka, znana z motocykli w rodzaju Harleya-Davidsona i innych dużych „czoperów”. Po tym filmie, jak miałbym kupować sobie duży motocykl, to zainwestowałbym na pewno w BMW, a niekoniecznie w cokolwiek z V2. 

Niestety zabrakło rzędowej „trójki”

Zamiast tego są wynalazki w rodzaju silnika V3, gwiazdowej czwórki i szóstki – ta ostatnia, znana z samolotów, wypada szczególnie słabo jeśli chodzi o wyważenie. Natomiast najciekawszy przypadek to zwykły silnik 4-cylindrowy, taki jaki znamy z większości popularnych samochodów. Żadna z testowanych konfiguracji nie może nawet równać się wyważeniem z rzędową „czwórką”.

Sześć cylindrów w rzędzie byłoby jeszcze lepsze, ale i tak R4 robi niesamowite wrażenie na tle pozostałych silników. I to potwierdza moje dotychczasowe doświadczenia z przejściem z popularnych jeszcze 10 lat temu samochodów 4-cylindrowych do 3-cylindrowych. Można sobie wyrównoważać te silniki R3 na rozmaite sposoby – wprowadzać wałki wyrównoważające, wtrysk wielofazowy, specjalne zawieszenia silnika i takie tam, ale fizyki się nie oszuka. Taki prosty test jak ten z filmu doskonale to pokazuje. Nie ma silników 3-cylindrowych, które pracowałyby tak dobrze jak klasyczna rzędowa „czwórka”. 

Dlatego tęsknię za małymi samochodami z czterocylindrowymi silnikami

Zostało ich już bardzo niewiele. Poza Koreańczykami właściwie nikt ich już nie produkuje, chyba że w jakichś drogich i specjalnych wersjach typu Ibiza FR czyli Clio 1.3 RS-Line. Zupełnie nie dziwię się natomiast producentom, którzy wyrzucają z oferty ogromne silniki wielocylindrowe i zastępują je rzędową czwórką. Ani jednej łezki nie uroniłem nad tym, że z Mercedesa klasy C AMG zniknie silnik V8, a pojawi się R4. W końcu pierwszy mocny „mały” Mercedes, czyli W201 2.3/2.5 16V też miał tylko cztery cylindry. Z czasem rzędowe czterocylindrówki, dopędzane oczywiście elektrycznością, trafią też i do supersamochodów typu Ferrari i Lamborghini – moim zdaniem jest to nieuniknione. 

Ostatnim silnikiem w filmie jest gwiazdowa „szóstka”

W rzeczywistości silniki gwiazdowe mają nieparzystą liczbę cylindrów, żeby zapłony nie nachodziły na siebie, tylko rozkładały się względnie równomiernie. Dziwactwo, silnik gwiazdowy, tego się nie da zastosować do samochodu – powie ktoś. A gdzieżby, oczywiście że istniały samochody z takim silnikiem. Choćby Adams-Farwell występujący w wersji 3- i 5-cylindrowej z silnikiem gwiazdowym ułożonym poziomo i wiele innych, opisanych tutaj. 

Jedno wszak pozostaje bez zmian: cztery cylindry w rzędzie rządzą

I rządziły przez dziesiątki lat, aż nadeszła era przejścia na elektryczność, którą mamy teraz. No trudno, było bardzo fajnie. To był naprawdę znakomity wynalazek. Cześć, i dzięki za silniki 4-cylindrowe!