McLaren MP4/4: Auto, ktoré mohlo vyhrať všetko, časť III.

19.02.2017 / Branislav Ježík
Model najúspešnejšieho autíčka na svete. (photo: B.J.Texo)

Model najúspešnejšieho autíčka na svete. / (photo: B.J.Texo)

Aj tento februárový víkend bude patriť najlepšiemu monopostu v histórii, ktorým je podľa nás McLaren MP4/4. Ako sme vám sľúbili pred týždňom, dnes sa pozrieme na jeho srdce, ktorým je v každom automobile motor.

Motorové rozdiely

Hlavným rozdielom medzi Brabhamom BT55 a McLarenom MP4/4 bol použitý motor. Na rozdiel od radového štvorvalca BMW, používala Honda už od svojho druhého vstupu do F1 v roku 1983 koncepciu dvojradového vidlicového šesťvalca vyvinutého z dvojlitrového motora RA263, postaveného podľa predpisov formuly 2. Toto konštrukčné riešenie malo za následok aj jeho kompaktnejšie rozmery, takže oveľa viac vyhovoval Murrayovým požiadavkám. Nebolo ho nutné nakláňať, ako tomu bolo v prípade pohonnej jednotky bavorskej automobilky s čím boli spojené nemalé problémy, ktoré sa ukázali až na okruhoch. Čo je ale zaujímavé, pri jeho konštrukcii, hlavne čo sa týka priemeru a zdvihu valcov, sa japonskí inžinieri inšpirovali práve motorom BMW.

Rozdiely, aj keď menšie, boli aj v porovnaní s predchodcom japonského dodávateľa – motorom TAG nazvaným podľa spoločnosti Techniques d'Avant Garde, ktorej vlastníkom bol spolumajiteľ McLarenu Mansour Ojjeh. Ten financoval jeho vývoj a výrobu v Porsche. Nemci ale sami neboli presvedčení o jeho konkurencieschopnosti a meno zakladateľa automobilky sa na blokoch motora objavilo až po niekoľkých víťazných pretekoch v roku 1984. Na karosérii a krídlach sa za necelých päť rokov, počas ktorých ho McLaren používal, dokonca neobjavilo ani raz.

TAG Porsche bol podobne ako Honda dvojradový vidlicový šesťvalec, ale valce boli oproti sebe sklonené v pravom uhle. V japonskom motore to bolo ešte o desať stupňov menej, takže celý blok mohol byť užší. Navyše motor, ktorý navrhla Honda pre sezónu 1988, mal oproti TAG Porsche nižšie položený kľukový hriadeľ, čo umožňovalo nižšie uložiť aj prevodovku a teda znížiť aj celkové ťažisko auta.

Ako ďalej?

Ako sme už spomínali v predchádzajúcich častiach, FIA sa snažila pribrzdiť turbomotory obmedzením objemu palivovej nádrže (zo 195 litrov na 150) a obmedzením plniaceho tlaku turbodúchadla. Jeho hodnota medzi rokmi 1987 a 1988 poklesla zo 400 kPa na 250 kPa. Výrobcovia prepĺňaných pohonných jednotiek, ktorých bolo v sezóne 1988 päť, sa aj kvôli nákladom väčšinou prispôsobili novým predpisom priškrtením výkonu. V praxi to malo znamenať pokles z približne 670 kW v roku 1987 na 520 kW o rok neskôr.

To však nebol prípad Hondy (a Ferrari). Keď japonský výrobca skúšal, aký to bude mať dopad na ich motor RA167E z roku 1987, nameral pokles zo 742 kW (995 koní) na 458 kW (645 koní). Neprepĺňaný motor Ford DFZ dosahoval na konci sezóny výkon 425 kW, čo by na jeho zdolanie pohodlne stačilo. Ale keďže v Japonci mali správy, že ich konkurent Yamaha vyvinul pre formulu 2 atmosférický motor s výkonom 470 kW použiteľný aj v F1, rozhodli sa, že radšej vyvinú nový motor podľa zmenených predpisov. Aj keď to znamenalo, že po sezóne ho budú môcť odložiť rovno do múzea.

Nový turbomotor Honda RA168E s objemom 1494 cm³ mal hmotnosť 146 kg a bol pozdĺžne upevnený priamo na zadnú časť monokoku. Jeho koncept navrhol Nobuhiko Kawamoto a inžinieri Hondy Yutaka Otobe, Osamu Goto, Hideyo Miyano, Akio Aoki a Tohru Ogawa sa kvôli predpisom zamerali hlavne na spotrebu paliva a spoľahlivosť. Tento cieľ dosiahli zmenou kompresného pomeru zo 7,2:1 na 9,4:1. Kvôli tomu bolo nutné znížiť vŕtanie valcov z 92 na 79 mm a zároveň aj zdvih z 59 na 50,8 mm. Šesť valcov bolo umiestnených v dvoch radoch do V, pričom medzi sebou zvierali uhol 80°.

Žiadna revolúcia

Viac ako čokoľvek iné, vyniká na RA168E  jeho konzervatívny charakter. Blok motora nebol vyrobený zo žiadnych exotických zliatin. Použitá bola klasická železná liatina, hoci bola ťažšia ako hliníková zliatina. Pri použití špeciálnych metód liatia sa ale hrúbky stien bloku pohybovali v rozmedzí len 2 až 3,5 mm, takže v konečnom dôsledku hmotnosť bloku nebola príliš veľká. Na hlavu valcov však už bola použitá hliníková zliatina (AlSi6Cu4) a niektoré časti, ako napríklad vaňa kľukového hriadeľa, boli vyrobené zo zliatin horčíka.

Konzervatívny prístup zvolili japonskí inžinieri aj pri návrhu ventilov. Ich konštrukcia bola dokonca veľmi podobná s tou, ktorú Honda používala vo svojich motoroch vo formule 1 na konci 60. rokov. Nenájdete tu žiadne desmodromické rozvody, torzné tyče, či pneumatické pružiny (s ktorými prišiel do F1 Renault). Každý valec mal štyri ventily s rozvodom DOHC. Dvojica sústredných pružín tvorila štyri ventily na valec, ako to bolo vtedy bežné u väčšiny pretekárskych motorov. Ventily boli pomerne malé a usporiadané pod uhlom 43° (dva vstupné) a 32° (dva výstupné). Toto riešenie prvý krát použila ešte firma Cosworth pri motore DFV v roku 1967. Podobne konzervatívne bola riešená aj spaľovacia komora. Piesty boli až na zárezy, umožňujúce pohyb ventilov, ploché a teda aj ľahké.

Nové materiály

Veľká pozornosť bola venovaná chladeniu. To zabezpečovali dve vodné čerpadlá, každé pre jednu radu valcov. Voda prúdila po vonkajších stenách bloku valcov a v hlave valcov naopak – po vnútorných stenách. Takéto riešenie malo za následok prúdenie vody bočne z chladnej časti do teplej, takže okolo všetkých valcov a spaľovacej komory bola zhruba rovnaká teplota.

Každá rada valcov bola preplňovaná samostatným turbodúchadlom RX6D od japonskej firmy IHI (ich veľkosť sa menila podľa charakteru okruhu). Tie pracovali na rovnakom princípe, ako v bežných produkčných autách. To, čo ich odlišovalo, bolo použitie keramickej turbíny a keramických guľôčkových ložísk, čo malo zabezpečiť zníženie zotrvačnosti a tým aj oneskorenia reakcie na stlačenie plynového pedála. Samozrejme tento materiál nebol zvolený náhodne. Má totiž oveľa lepšie tepelné vlastnosti, ako bežné kovové turbíny, keď pracovná teplota turbodúchadla dosahovala až 1100° C a turbína pracovala pri 160 000 otáčkach za minútu. Keramické ložiská mali aj nižšie hodnoty trenia, takže nemali veľké nároky na mazanie.

Predhrievanie paliva

Jedným z hlavných cieľov inžinierov Hondy bola nízka spotreba. Keď si však pozreli profily okruhov, na ktorých sa malo jazdiť, zistili, že ich motor bude bežať v blízkosti maximálneho výkonu na väčšine z nich. To znamenalo, že percento otvorenia škrtiacej klapky bude 90 až 100. Pôvodných 6 kusov klapiek v sacom trakte motora muselo byť navyše doplnených o ďalšie dva kusy v medzichladičoch výstupných potrubí. Boli umiestnené pred 20 cm dlhým a 2,6 kg ťažkým ventilom obmedzujúcim plniaci tlak, ktorý dodávala FIA. Ich funkciou bolo zabrániť spätnému rázu od tohto ventilu pri akcelerácii. Ventil od FIA totiž fungoval tak, že bol zatvorený, až pokiaľ turbína nevyvinula väčší pretlak ako 250 kPa. Potom sa otvoril a zabránil vyššiemu pretlaku, aby sa dostal do valcov motora. To by však mohlo spôsobiť náhlu stratu výkonu motora počas jazdy.

Vstrekovací systém PGM-FI (Programmed Fuel Injection System) si navrhla Honda sama. Bol ale veľmi podobný štandardnému vstrekovaciemu systému s dvoma tryskami na valec, s ktorým prišla na trh nemecká firma Bosch. To malo zabezpečiť dostatok paliva v každom prevádzkovom cykle motora.

Mimochodom palivo, ktoré používala Honda vo svojich motoroch v roku 1988 malo dosť ďaleko od bežných benzínov, ktoré sa predávali na čerpacích staniciach. Pre japonského výrobcu ho špeciálne vyvinula francúzska firma Elf. Až 84 % jeho objemu tvoril toluén, čo malo zabrániť predčasným detonáciám. Zvyšok tvoril n-heptán a celkové oktánové číslo bolo 101,8 (povolené maximum bolo 102).

Honda navyše počas pretekov toto palivo pred vstrekom do valcov predhrievala, čo malo zabezpečiť jeho lepšie odparovanie pri vysokom tlaku a tým znížiť spotrebu. Japonci na to prišli náhodou počas dôkladných testov pri vývoji motora. Priame vstrekovanie vody do valcov, aby sa ochladil ich vnútorný priestor, bolo totiž už nejaký ten piatok zakázané. Na predhrievanie sa využilo teplo z vody použitej v chladiacom systéme. Keď bola ohriata, distribuovala sa na trysky, kde následne zohriala palivo až na teplotu 80° C, čo bolo o 15° C menej, ako mala samotná voda.

Dôležité detaily

Pozornosť, ktorú venovali inžinieri Hondy každému detailu, mala za následok, že ich motor sa ukázal byť nielen výkonným a úsporným, ale aj spoľahlivým. To bol základ úspechu McLarenu v sezóne 1988. Jeho monoposty odjazdili vo všetkých veľkých cenách ďaleko najvyšší počet kilometrov. V pretekoch nakoniec podľa konfigurácie okruhu dosahoval najvyšší výkon v kvalifikácii 504 kW (676 koní) pri 12500 otáčkach za minútu a maximálnom krútiacom momente 424 Nm pri 10000 otáčkach. Jazdci mali príkaz nevytáčať motor viac ako na 13000 otáčok za minútu. Technici ale na skúšobnej stolici bez väčších problémov vytočili motor až  na 13600 otáčok za minútu.

Výhodou oproti konkurencii bola krivka krútiaceho momentu. Tá bola na vrchole veľmi plochá, keď medzi 8000 a 12000 otáčkami jeho hodnota neklesla pod číslo 400. Pretekanie s autom, ktoré má takúto širokú krivku krútiaceho momentu je menej únavné nielen pre jazdca, ale aj pre spojku a prevodovku, pretože potrebujete menej často radiť rýchlostné stupne. Obaja jazdci tak mohli venovať viac času riadeniu a brzdeniu počas predbiehania. Počas pretekov bol hlavne kvôli spotrebe výkon priškrtený na 455 kW (611 koní). Do valcov sa totiž, na rozdiel od kvalifikácií, nedostávala až taká bohatá zmes paliva. Pokles výkonu spôsoboval aj teplejší vzduch vo valcoch zapríčinený predhrievaním paliva.

Inžinieri nakoniec svoju prácu odviedli dobre. Ani jeden z jazdcov McLarenu nebol počas sezóny nútený spomaliť, alebo inak šetriť palivo, aby dokončil preteky. Naopak, výkon motora mohli naplno využívať až do konca každej veľkej ceny. Nebola to náhoda, ani v tom nehľadajte žiaden trik. Jednoducho to bolo len vyvrcholenie systematického konštruktérskeho úsilia. Na jeho začiatku bolo jasné identifikovanie cieľa a koncentrácia naň vo všetkých fázach procesu vývoja s dôrazom na každý detail. Práve v tom spočíval úspech a dominancia Hondy v roku 1988.

O motore Hondy by sa toho dalo napísať oveľa viac, ale to by sme skĺzli až do veľmi podrobných fyzikálnych detailov a účelom tohto článku nie je zaťažovať fanúšikov ďalšími štatistickými údajmi. Tie sú ale celkom dobre spracované v odbornej literatúre, pretože Honda sa o ne veľmi ochotne podelila len pár rokov po zakázaní turbomotorov v F1. Najlepší motor však automaticky nemusí znamenať úspech. Nie len o tom sa na stránkach takurcitee.sk môžete dočítať opäť o týždeň.

Branislav Ježík

Branislav Ježík

Napíš komentár