fbpx
Napisz do nas! redakcja@forzaitalia.pl

Silniki bokser we włoskich samochodach

Silniki bokser we włoskich samochodach

Silnik w układzie bokser, wynaleziony przez Karla Benza w 1896 r., obecnie stosowany jest np. przez Porsche i Subaru w samochodach oraz przez BMW w motocyklach. Historia tego układu we włoskiej motoryzacji wydaje się zamknięta, a zarazem godna krótkiego podsumowania.

Alfa Romeo

Była pierwszą firmą z Włoch, która wykorzystała ten typ silnika, a następnie wracała do niego kilka razy, w sumie przez najdłuższy okres (ponad pół wieku od 1940 do 1996 r.). Wyprodukowała zdecydowanie najwięcej włoskich bokserów.

Pierwszy był prototyp samochodu wyścigowego Alfa 512, zaprojektowany w latach 1939-40 przez Wilfredo Ricarta przy współpracy Gioacchino Colombo z przeznaczeniem do Formuły Grand Prix (która po wojnie od 1950 r. stała się Formułą 1). Silnik miał 12 cylindrów, po 2 górne wałki rozrządu w każdej głowicy, pojemność 1490 cm3 i kwadratowe wymiary główne 54 x 54,2 mm. Doładowany dwiema sprężarkami, osiągał moc 335 KM przy 8600 obr./min. Wojna w Europie odebrała 512-tce szanse na jakąkolwiek karierę wyczynową. Dwa powstałe egzemplarze istnieją do dziś: jeden w zbiorach Museo Storico Alfa Romeo w Arese, drugi (bez karoserii) – w mediolańskim Muzeum Nauki i Techniki.

Następny alfowski bokser powstał w 12 lat później. Pomimo wycofania się firmy ze startów w Formule 1, siłą rozpędu doprowadzono do końca zaczęte prace rozwojowe i w ten sposób w 1952 r. powstał wyścigowy model Alfa 160 według projektu Orazio Satta Puligi, uwzględniający przepisy mające obowiązywać w sezonie 1954. Do jego napędu służył 12-cylindrowy, wolnossący bokser o pojemności skok. 2483 cm3, osiągający, przy stopniu sprężania 12,6:1 moc 285 KM przy 10 tys. obr./min. Wymiary główne silnika były wyraźnie ponadkwadratowe: średnica cylindra x skok tłoka 68 x 57 mm. Dwa wałki rozrządu w każdej głowicy wprawiały w ruch 24 zawory (ssące o średnicy 35 mm, wydechowe 30 mm; rzędy zaworów ustawione wobec siebie pod kątem 90°. Zasilanie zapewniało 12 górnossących gaźników. Ciekawostką w konstrukcji silnika było rozwiązanie sięgające do czasów Vittorio Jano i takich jego silników, jak 8C2300: wałki rozrządu napędzane były kołami zębatymi w połowie długości, czyli pomiędzy 3 a 4 cylindrem każdego rzędu. Alfa 160 miała mieć napęd na 4 koła (na tylne stały, przednie dołączany przez kierowcę). Projekt został zarzucony na etapie prototypu, ponieważ firma nie zdecydowała się wrócić do Formuły 1.

Na następne silniki bokser Alfa Romeo przyszło czekać prawie 20 lat: były nimi jednostki czterocylindrowe przeznaczone dla Alfasud (a później następnych modeli klasy kompakt), omówione w głównym tekście opisującym ten model. Powstawały przez ćwierć wieku, w latach 1971-96, w wersjach o pojemności od 1.2 do 1.7, w sumie w liczbie prawie 2,5 mln egz. Ich moc wahała się od początkowych 63 KM do 137 KM w wersji 16v w latach 90-tych.

W dziedzinie silników wyczynowych kolejne boksery Alfa Romeo to dzieła Autodelty. Pierwszy z nich pojawił się w roku 1973, w Alfie 33 TT12. Miał 12 cylindrów, cztery wałki rozrządu i po 4 zawory na cylinder. Jego pojemność skok. wynosiła 2995 cm3, średnica x skok tłoka 77 x 53,6 mm. Zasilany mechanicznym wtryskiem Lucas, przy stopniu sprężania 12:1, rozwijał moc 470KM/11000 obr./min. W 2 lata później w efekcie modyfikacji jego moc wzrosła do 500KM/11500 obr./min., a w 1976 r., w modelu 33 SC 12, do ponad 520KM/12000 obr./min. Kolejna zmiana, wprowadzona w 1977 r., polegała na zmniejszeniu pojemności do 2134 cm3 (średnica cylindra bez zmian 77 mm, skok skrócony do rekordowo krótkiego 38,2 mm) i doładowaniu dwiema turbosprężarkami KKK (moc 640KM/11000 obr./min.) Powstały 2 egz. wersji SC 12 z turbodoładowaniem.

W 1976 r. bardzo podobne silniki bokser znalazły zastosowanie w bolidach Formuły 1 zespołu Brabham Martini Racing. Brabham-Alfa BT45 przejął 12-cyl. silnik Alfy 33 TT12, o mocy 500KM/11500 obr./min. (w wersji BT45 B moc 510KM/12000 obr./min., a w wersji BT48 moc 520KM/12000 obr./min.). W 1978 r. Alfa Romeo wróciła do rywalizacji w Formule 1 z własnym zespołem fabrycznym i modelem Alfa 177, której 12-cyl. bokser przejęty został z Brabham-Alfy BT45 i 46 (główne cechy i osiągi bez zmian).

W historii Alfa Romeo co najmniej trzy razy silnik bokser był brany pod uwagę jako pomysł, który albo nie został podjęty, albo kończył się na etapie prototypu, bez podjęcia produkcji. Po raz pierwszy miało to miejsce w latach 1947-48, w fazie krystalizowania się pomysłów na nowy samochód osobowy klasy średniej, którym ostatecznie, w 1950 r., została Alfa 1900. Giuseppe Busso pracował wówczas nad projektem auta przednionapędowego, a inż. Antonio Alessio ze „zwierzchniego” koncernu Finmeccanica opowiadał się za użyciem w nim silnika w układzie bokser. Koncepcję tę wstępnie opracował młody konstruktor, inż. Edo Masoni, Busso posunął ją dalej, ale w styczniu 1950 r. upadły obie koncepcje: i przedniego napędu i silnika bokser.

W 1957 r., na pewnym etapie prac nad małym samochodem Alfy (które doprowadziły do przedstawienia w 1961 r. prototypowego Tipo 103, później nie rozwijanego), planowano, że będzie on miał napęd na przednie koła i chłodzony powietrzem silnik o pojemności ok. 900 cm3. Rozważając wiele możliwych schematów silnika ułożonego wzdłużnie i poprzecznie, brano pod uwagę także układ bokser. Okazało się jednak, że silnik taki byłby za długi ze względu na miejsce konieczne na żebra radiatora cylindrów i głowic i na układ nadmuchu sprężonego powietrza, toteż do dalszego etapu prac zakwalifikowano poprzeczny silnik rzędowy, chłodzony wodą.

Najbliższa realizacji była propozycja z roku 1985 r. Wówczas konstruktorzy Alfa Romeo, w odpowiedzi na inicjatywę Finmeccaniki, opracowali projekt dwulitrowego boksera, który – jak można sobie wyobrażać – znalazłby zastosowanie w Alfach 33, a później 145 i 146, jednak nie został zatwierdzony przez nowe kierownictwo (FIAT), zmierzające do częściowej unifikacji technicznej z modelami Fiata i Lancii.

O bokserach Alfa Romeo przeznaczonych do sportu czytaj także w: Silniki wyczynowe Alfa Romeo – kalendarium [link]).

Cemsa Caproni

Poza Alfa Romeo silniki typu bokser stosowane były przez trzy inne włoskie firmy. Pierwszą z nich była Cemsa Caproni, założona w 1925 r. przez „tego samego” inż. Nicola Romeo, ale działająca w innych dziedzinach przemysłu niż motoryzacja. Dopiero w 1947 r. firma ta podjęła próbę skonstruowania samochodu. Opracowaniem modelu F11 kierował Antonio Fessia – wyjątkowo zdolny konstruktor, pozyskany z FIAT-a. Samochód ten napędzany był 4-cylindrowym silnikiem bokser o pojemności skokowej 1100 cm3 (moc 46 KM przy 4400 obr./min.), napędzającym przednie koła, zawieszone niezależnie – wszystko to były rozwiązania w tym okresie nowoczesne i rzadko spotykane. Model, zaprezentowany na Salonie Paryskim w 1947 r., powstał w liczbie tylko 10 egz. Na przeszkodzie jego dalszej karierze stanął upadek ekonomiczny firmy, której banki odmówiły finansowania (z powodów politycznych, związanych z jej głównym profilem działalności – produkcją wojskową).

Lancia

W 1960 r. ten sam inż. Fessia, pracujący już w firmie Lancia, ponownie zredagował swoją koncepcję, choć odpowiednio zmodernizowaną. W ten sposób narodziła się bardzo interesująca, dziś przez niektórych niesłusznie zapomniana Lancia Flavia. W wersji podstawowej była to berlina klasy wyższej, której przednie koła napędzał 4-cylindrowy bokser w jednej z dwóch odmian (1500 cm3, moc 78 KM przy 5400 obr./min.; od 1963 r. także 1800 cm3, moc 92 KM przy 5500 obr./min., od 1965 r. z pośrednim wtryskiem paliwa systemu Kugelfischer i mocą 102 KM przy 5800 obr./min.). Flavia zasługuje na wzmiankę m.in. jako pierwsza włoska berlina budowana w dużej serii, wyposażona w hamulce tarczowe.

Z 1962 r. pochodzi wersja Flavia Coupé, a z 1963 r. Cabriolet, obie z bardziej wysilonym silnikiem 1500 (90 KM). We Flavii Sport Zagato z 1962 r. bokser 1800 osiągał 105 KM i tę odmianę silnika z czasem przejęto we wszystkich wersjach.

Następna wersja boksera Lancii, mocna jak na swoje czasy, pojawiła się wraz z Flavią 2000 z 1969 r. (1991 cm3, w wersji gaźnikowej 131 KM, a z wtryskiem 140 KM przy 5800 obr./min.). We Flavii Coupé 2000 silnik ten miał, zależnie od typu zasilania, 114 KM lub 126 KM.

Dwulitrowy bokser Lancii znalazł w 1971 r. zastosowanie w Lanciach 2000 i Coupé 2000, pod względem mechanicznym spadkobierczyniach Flavii (1991 cm3, 115 KM z gaźnikami, 125 KM z elektronicznym wtryskiem paliwa). W Lancii Coupé 2000 HF moc wynosiła 125 KM przy 6000 obr./min. W sumie powstało ponad 76 tys. egz. Lancii Flavia we wszystkich wersjach nadwozia, z silnikami 1500, 1800 i 2000.

Ostatnią Lancią napędzaną (zgodnie z tradycją tej firmy, na przednie koła) silnikami bokser była Gamma z 1976 r. w dwóch zasadniczych odmianach: jako dwubryłowa 4-drzwiowa berlina klasy wyższej i eleganckie, trójbryłowe coupé. W wersji 2500 jednostką napędową był 4-cylindrowy bokser o pojemności skok. 2482 cm3 i mocy 140 KM przy 5400 obr./min., a w wersji 2000, wprowadzonej głównie z myślą o rynku krajowym, by zmieścić się pod progiem podatkowym (znacznie wyższe opłaty powyżej dwóch litrów), silnik ten zmniejszono do pojemności 1999 cm3 (120 KM przy 6200 obr./min.). Gamma powstała w sumie w liczbie 15 tys. egz. w wersji berlina i 6800 egz. w wersji coupé. Na jednostkach tych, należących już do innego pokolenia niż silniki Flavii konstrukcji inż. Fessia, kończy się epizod bokserów firmy Lancia. Następczyni Gammy, Thema, wyposażona była w silniki rzędowe Lancia adaptowane z Fiata, V6 z koncernu PSA i z Alfa Romeo, V8 z Ferrari oraz diesle VM.

Ferrari – wyczynowe

Czwartą włoską firmą budującą silniki bokser, obok Alfy, Cemsy Caproni i Lancii, była Ferrari. Jak przystało na tego producenta, zaczęło się od pojazdów wyczynowych. Z 1965 r. pochodzi Ferrari 512 F1, którego 12-cylindrowy silnik o kącie rozwarcia rzędów cylindrów 180°, umieszczony wzdłużnie za miejscem kierowcy, miał po dwa wałki rozrządu w każdej głowicy, pojemność skok. 1489,6 cm3 i rozwijał moc 225 KM przy 11500 obr./min. Jego interesującą cechą był wał korbowy oparty tylko na 4 łożyskach głównych.

W tym samym 1969 r. konstrukcja ta została zaadaptowana, ze sporymi zmianami, do modelu Ferrari 212 E, przeznaczonego do udziału w Samochodowych Mistrzostwach Europy w Wyścigach Górskich. Jedyny powstały egzemplarz 212 E, którym zwycięsko startował Peter Schetty, napędzało 12 cylindrów w dwóch rzędach pod kątem 180°, o pojemności 2 litrów (1990 cm3) i mocy 290 KM przy 11800 obr./min. Mało znany jest fakt, że jeszcze w 1969 r. silnik ten doczekał się rozwinięcia do pojemności 2469 cm3 w wersji 212 TA (350 KM przy 12800 obr./min.).

Natomiast kolejnym bolidem Formuły 1 z silnikiem o poziomym układzie cylindrów był Ferrari 312 B z 1970 r. Konstruując go, Mauro Forghieri opierał się na 512, była to jednak jednostka dwa razy większa, o pojemności 2991 cm3 i mocy 450 KM przy 12 tys. obr./min. Wyróżniała się wykorzystaniem techniki czterozaworowej (rzędy zaworów nachylone względem siebie pod kątem 22°). Model ten dał początek całej dynastii trzysta dwunastek Ferrari w Formule 1. W rok później na torach pojawiła się nowa wersja, oznaczona 312 B2. Zmiany objęły m.in. zwiększenie średnicy i skrócenie skoku tłoka (80 x 49,6 mm), co pozwoliło podnieść moc do 470 KM przy 12600 obr./min. Również w 1971 r. w Mistrzostwach Świata Samochodów Sportowych Ferrari wystawiło model 312 PB, napędzany silnikiem przejętym z 312 B (3 litry, 12 cylindrów w układzie V 180°). W 1973 r. w Formule 1 przyszła kolej 312 B3 z udoskonalonym silnikiem z B2 o mocy 485 KM, a w 1975 r. jego następcą został model 312 T, jako całość będący nową konstrukcją, ale z zasadniczo tym samym silnikiem, nieznacznie zmodyfikowanym (moc 495 KM). Litera T w numerycznych nazwach tej serii modeli była skrótem słowa trasversale i oznaczała umieszczenie skrzyni biegów poprzecznie względem osi podłużnej silnika i całego pojazdu. Rok 1976, to wersja 312 T2 czyli słynny wóz Niki Laudy z lat jego największych sukcesów i pamiętnego wypadku. W silniku zaszły jedynie drobne zmiany, podnoszące jego moc do 500 KM. Wersja 312 T3 z 1978 r. przynosi w zakresie silnika dalsze korekty w detalach, a wraz z nimi moc 510 KM. O kolejnych 5 KM mocniejszy był Ferrari 312 T4 z 1979 r., na którym Jody Scheckter zdobył tytuł Mistrza Świata F1. 312 T5 z 1980 r., ostatni z rodziny, nie odznaczał się żadnymi zmianami w silniku w stosunku do T4.

To krótkie zestawienie wyczynowych silników Ferrari pokazuje, że producent ten praktycznie przez całe lata 70-te stosował w swoich bolidach Formuły 1 silniki o rzędach cylindrów ułożonych horyzontalnie. Jednocześnie porównanie danych przekonuje, że w tych samych latach Alfa Romeo, dzięki współpracy z Autodeltą, nie pozostawała w tyle za Maranello w dziedzinie konstrukcji silników bokser do pojazdów startujących w MŚ Samochodów Sportowych i w Formule 1.

Ferrari – drogowe

Gdy w 1969 r. Forghieri zastosował w modelu 312 B pierwszy silnik 12-cylindrowy w układzie poziomym, wydawało się, że musi dojść do zerwania tradycji Ferrari, jaką było przejmowanie rozwiązań używanych w sporcie do modeli drogowych. Takiego monstrum jak V12 180° nie da się przecież upakować w samochodzie sportowym: wydawało się to oczywiste i istotnie, nie istniał wówczas żaden precedens świadczący inaczej. Jednak innego zdania był inż. Angelo Bellei, który już w 1969 pracował nad takim właśnie rozwiązaniem, a w dwa lata później wprowadził je w Ferrari 365 GT4 BB czyli Berlinetta Boxer. Przedstawiony na Salonie Turyńskim w 1971 r., model ten wszedł do produkcji dopiero w lecie 1973 r. Podstawową trudność, jaką było zmieszczenie układu napędowego w nadwoziu, rozwiązano dzięki piętrowemu ułożeniu podzespołów: silnik znajduje się nad skrzynią biegów (w modelu wyczynowym skrzynia znajdowałaby się za silnikiem, znacznie wystając za linię tylnej osi). Taka architektura eliminowała wprawdzie korzyści z niskiego położenia środka ciężkości, ale za to nabywcy po raz kolejny otrzymali samochód z silnikiem wywodzącym się ze świata wyczynu. Oczywiście, z pewnymi kompromisami w postaci dłuższego skoku tłoka (wymiary 81 x 71 mm), 2 zaworów na cylinder i ogólnie mniejszego wysilenia (pojemność skok. 4390 cm3, moc 380 KM przy 7700 obr./min.). Do 1976 r. powstało 400 egz. tego modelu. W tymże roku zastąpił go, przedstawiony na Salonie Paryskim, Ferrari 512 BB, z większym, lecz wyraźnie spokojniejszym silnikiem, w którym wydłużenie skoku tłoka (wymiary 82 x 78 mm) dało pojemność 4942 cm3, ale moc „tylko” 340 KM przy 6800 obr./min. Takie ustawienie dostosowane było do realiów rynku dźwigającego się po kryzysie energetycznym i do wymogów ekologicznych stawianych w Stanach Zjednoczonych, niemniej sam silnik we właściwej, sportowej regulacji bez trudu dostarczał mocy 480 KM przy 7200 obr./min.

W październiku 1984 r. na Salonie w Paryżu pokazany został model, który zastąpił 512 BB i szybko zyskał status kultowy. Mowa oczywiście o Ferrari Testarossa, który przejął silnik poprzednika (5 litrów, 12 cylindrów w układzie horyzontalnym), ale z nowymi głowicami mającymi po 4 zawory na cylinder i zasilaniem Bosch K-Jetronic osiągał moc 390 KM przy 6300 obr./min. Dopiero po 8 latach, w styczniu 1992 r., na Los Angeles Auto Show przedstawiono rozwinięcie Testarossy – Ferrari 512 TR. Gruntowna modernizacja silnika (bez zmiany jego zasadniczych cech) przyniosła wzrost mocy do 428 KM przy 6750 obr./min. Trzecia ewolucja modelu, 512 M, odsłonięta została w dziesięciolecie debiutu pierwowzoru – w 1994 r. w Paryżu. Kolejne modyfikacje silnika (m.in. poprawiona charakterystyka termodynamiczna, inne tłoki aluminiowe, tytanowe korbowody, nowy program elektronicznego sterowania) przyniosły wzrost mocy do 440 KM przy 6750 obr./min.

Pięćset dwunastka była ostatnim modelem Ferrari z silnikiem o kącie rozwidlenia rzędów cylindrów 180°. Gdy w dwa lata po premierze ustępowała miejsca zupełnie innemu modelowi 550 Maranello, a równocześnie w Alfa Romeo 145 i 146 silniki bokser zastąpiono jednostkami rzędowymi, można już było powiedzieć, że epoka włoskiego boksera została zamknięta. Prawdopodobnie na zawsze. Pokolenie młodszych entuzjastów motoryzacji będzie o niej pewnie pamiętać, zamykając datami granicznymi 1940-1996, ale, niestety, nie pozna z pierwszej ręki jednego z bardziej fascynujących dźwięków w dziejach motoryzacji. Niech zatem przynajmniej na wiarę przyjmie tę prawdę, że aby docenić to brzmienie, wcale nie potrzeba Ferrari Testarossa. Mały Alfasud 1.2 lub 1.3 był pod tym względem w pełni godnym reprezentantem.

Na koniec istotna uwaga. Przykład wszystkich wymienionych silników Ferrari, zarówno do modeli wyczynowych, jak i drogowych, wymaga uściślenia. Owszem, potocznie mówiąc, były to boksery, termin ten spotyka się także w literaturze i do niego odwoływał się skrót BB (berlinetta boxer). Jednak spostrzegawczy czytelnik zauważył, że pisząc o nich, zastąpiłem ten termin określeniem „silnik w układzie horyzontalnym”. Nie przez przypadek, bo traktując rzecz ściśle technicznie, były to wprawdzie silniki o cylindrach poruszających się poziomo, ale nie w układzie przeciwsobnym, a więc tak naprawdę nie powinno się ich nazywać bokserami, lecz jednostkami w układzie widlastym (V12) rozwartymi aż do kąta 180° czyli do poziomu. Chodzi bowiem o to, że w prawdziwym bokserze dwa tłoki naprzeciwległe czyli tworzące parę przeciwsobną osadzone są za pośrednictwem korbowodów na dwóch sąsiadujących, biegnących w przeciwne strony, wykorbieniach płaskiego wału korbowego. Sprawia to, że tłoki jednej pary poruszają się zawsze w lustrzanej symetrii wobec osi wału: równocześnie wykonują te same suwy, równocześnie osiągają górny martwy punkt zwrotny, tak samo punkt dolny i dzięki temu wzajemnie równoważą wywoływane siły i skutecznie eliminują wibracje. Natomiast w horyzontalnych silnikach Ferrari korbowody tłoków leżących naprzeciw siebie osadzone są na jednym, wspólnym wykorbieniu wału (jak np. w V6 60°), a zatem gdy prawy z pary wykonuje suw ssania, drugi jest w suwie sprężania itd.: poruszają się one nie oddalając i zbliżając się do siebie czyli nie przeciw sobie, jak w bokserze, lecz zawsze w tę samą stronę, pozostając w identycznej odległości jeden od drugiego. Gdy prawy tłok pary osiąga swój górny martwy punkt, a więc jest najdalej od osi wału korbowego, tłok lewy dochodzi do dolnego martwego punktu zwrotu, będąc najbliżej osi wału. W związku z tym również kolejność zapłonu jest inna niż w bokserze sensu stricto. Układ taki nie daje zalety, jaką jest bezwibracyjna praca, bo siły bezwładności par tłoków działają naprzemiennie w lewo i prawo, nie równoważąc się nawzajem (można jedynie mówić o równoważeniu jednej pary przez parę sąsiednią).

Poprzedni wpis
Dane techniczne Alfasud 1.5 ti QV
Następny wpis
Wcześniejsze projekty przednionapędowe Alfa Romeo: 13-61 i Tipo 103

Brak komentarzy

Skomentuj

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

*

*

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Back
Udostępnij

Silniki bokser we włoskich samochodach