O silnikach końca wieku – wywiad z Alessandro Piccone
Wywiad zamieszczony w dodatku specjalnym do pisma „Quattroruote”, poświęconym silnikom Alfa Romeo, nr 495, styczeń 1997 r.
Przekład: Grzegorz Grątkowski.
Inż. Alessandro Piccone przez cały okres swojej kariery zawodowej związany był z Alfa Romeo. W zakładach w Arese zaczął pracował w 1968 r., bezpośrednio po zrobieniu dyplomu. Od 1970 r. odpowiedzialny był za systemy ograniczania emisji zanieczyszczeń w spalinach w wersjach przeznaczonych na rynek amerykański. Przez kolejne dziesięciolecia nie rozstawał się z działem badawczo-rozwojowym i uczestniczył w lub nawet odpowiadał za prace nad większością nowoczesnych silników Alfa Romeo, takich, jak 1.8 turbo, bokser 1700 w wersjach ośmio- i szesnastozaworowej, V6 w wersjach dwunasto- i dwudziestoczterozaworowej oraz Twin Spark 8v i 16v. Obecnie jest szefem działu silników w ramach dyrekcji technicznej całej grupy Fiat Auto, kierując pracą zespołu ponad tysiąca pracowników.
Co określiłby Pan jako podstawowe elementy pracy przy projektowaniu silników i co się zmieniło pod tym względem w porównaniu do przeszłości?
Gdy porównuję sytuację dzisiejszą do tej z lat 50., czy 60-tych, sądzę, że podniósł się i wyrównał poziom znajomości dziedzictwa przemysłu motoryzacyjnego. To bardzo ważne, bo w naszych czasach konieczność spełniania coraz ostrzejszych norm czystości silników, poziomów głośności oraz gwarantowania coraz większej niezawodności przy dużych przebiegach i jednoczesnym zmniejszeniu zakresu i częstotliwości czynności serwisowych pozostawia konstruktorowi coraz mniejszy margines swobody. O wiele mniejszy niż kiedykolwiek dawniej. Dlatego tak istotne jest, by właśnie w tych warunkach mieć za sobą – jako pomocny punkt odniesienia – ugruntowaną, dobrze zakorzenioną tradycję, nie tylko czysto techniczną, lecz szerzej, kulturalną. Właśnie dzięki bogactwu doświadczenia z dawnych lat Alfa Romeo wcześniej niż inni potrafiła oferować w wydaniu wielkoseryjnym i po przystępnych cenach – proszę zwrócić uwagę na znaczenie obu tych cech – oryginalne rozwiązania techniczne, które później przejęli także producenci konkurencyjni. Zagraniczni producenci obserwowali nasze doświadczenia i po pewnym czasie zdecydowali się przejąć to, co już tradycyjnie kojarzone było jako cechy naszych silników. Mówię o wysokiej mocy, osiąganej w szerokim zakresie obrotów, o sposobie dostarczania mocy przez silnik: z natychmiastową reakcją, a przy tym gładko i miękko. Oto dwa przykłady: od 1989 r. w silniku bokser 3600 produkcji Porsche zastosowano system zapłonu z dwiema świecami na cylinder. W tym samym roku w nowej generacji silników V6 i V8 Mercedesa, np. w modelu SL, wprowadzono układ zmiennych faz rozrządu, a w wersji 3,2 litra ma się również pojawić zapłon dwuświecowy.
Czym różnią się obecnie silniki produkowane przez różne marki?
Od czasu, gdy poziom rozwoju techniki pozwala osiągnąć w zasadzie wszystko, co się chce, a jednocześnie tak ważne jest wyliczenie, ile to będzie kosztowało, sprawą pierwszorzędną stało się podjęcie wstępnych decyzji, z góry określających charakter silnika, a z punktu widzenia konstruktora: ustalenie, na jakie jego cechy zamierza się położyć nacisk. Czy za priorytet uznać maksymalną moc, czy ekonomiczne zużycie paliwa, a może wyzwalanie wysokiego momentu obrotowego w średnim zakresie obrotów lub gładkość i kulturę pracy w bardzo niskim zakresie, czy cichą pracę lub jeszcze coś innego. Tego wyboru dokonuje się jeszcze przed wykonaniem pierwszych rysunków. Ewentualne późniejsze przebudowy, wersje i modyfikacje nie są już w stanie poważnie zmienić podstawowych założeń. Nie można zbudować silnika należącego do najlepszych pod wszystkimi tymi względami jednocześnie, trzeba zdecydować się na pewne cechy kosztem innych. Nie wolno też zapominać o tym, że przy produkcji w dużych seriach silników adresowanych do klienteli, która wymaga przede wszystkim rozsądnej ceny zakupu i kosztów utrzymania, maksymalnej prostoty obsługi, serwisu i bezawaryjnego działania, trzeba stosować rozwiązania dobrze dobrane z ekonomicznego i technicznego punktu widzenia, takie, które można wytwarzać taśmowo w setkach sztuk dziennie, nie narażając się na problemy w dziedzinie jakości. To dotyczy typowej produkcji wielkoseryjnej. Jeśli natomiast mowa o samochodach szczególnych, nietypowych, jak Alfa Romeo, konstruktor może sięgnąć po rozwiązania bardziej wyrafinowane, niezbędne dla zapewnienia silnikowi osiągów na najwyższym poziomie.
Przy tym wszystkim warto także pamiętać, że silnik nie jest bytem oddzielnym i niezależnym. Ma być montowany w konkretnych modelach, na płytach podwoziowych i w nadwoziach, które czasami niosą ze sobą pewne ograniczenia, np. dla gabarytów układu dolotowego lub ukształtowania i długości układu wydechowego. I nie chodzi tu tylko o zmieszczenie tego wszystkiego, bo samochód ma przecież jeździć i dobrze się prowadzić, dlatego przedział silnikowy, jego rozmiar i masę, trzeba rozpatrywać łącznie z innymi przedziałami nadwozia, z rozkładem mas, doskonałością aerodynamiczną, wreszcie, z doborem przełożeń dla skutecznego rozpędzania. Konstruktor silnika może się postarać o zmniejszenie zużycia paliwa o 5%, ale może go w tym wyręczyć projektant nadwozia, który jest w stanie osiągnąć to samo, redukując masę pojazdu o 10%. Jednak sytuacja może być odwrotna: zapada decyzja o konieczności zmniejszenia masy i projektant oczekuje wkładu w odciążenie od konstruktora silników, które są przecież najcięższym komponentem samochodu.
Jakie najważniejsze elementy decydują o charakterze silnika?
Dla charakteru jednostki napędowej największe znaczenie ma, mówiąc potocznie, „góra”, czyli wszystko to, co mieści się w jego górnej części. Decydująca jest oczywiście głowica. Liczba zaworów, stopień ich nachylenia względem siebie, profil krzywek wałków rozrządu, ukształtowanie komór spalania, liczba i ustawienie świec zapłonowych. Niezwykle ważny jest również kształt, długość i średnica kanałów dolotowych i kolektora wydechowego. Wreszcie, w ostatnich latach dużego znaczenia nabrały mikroprocesory elektroniczne, skomplikowane oprogramowanie sterujące pracą wtrysku i zapłonu. W sumie wszystkie te elementy współdecydują o przebiegu procesu spalania, o przepływie gazów, wprowadzanych do komór cylindrów w postaci mieszanki, a wyprowadzanych w postaci spalin. Wszystkie ruchome części dolnej części silnika, korbowody, wał korbowy oparty na łożyskach głównych, czy przeciwwagi, także mają swoje znaczenie, ale to nie one odpowiadają za charakter silnika i nie tam należy szukać różnic między silnikami, które kierowca odbiera jako zupełnie odmienne. Wprawdzie i w tej partii dokonuje się pewnych wyborów, na przykład między odlewem skrzyni korbowej i całego bloku ze stopu aluminium lub z żeliwa, ale to jest dyktowane raczej ogólną strategią przemysłową firmy i kryteriami ekonomicznymi, a nie tym, co najbardziej interesuje konstruktora silników.
Jakich przemian można oczekiwać w przyszłości w zakresie silników o wysokich osiągach?
Będzie można wrócić do doświadczeń ze zmienną geometrią układów dolotowych, a mechanizmy zmiennych faz rozrządu będą coraz bardziej zaawansowane i dopracowane. Czas otwarcia i przekrycia zaworów będzie można regulować coraz precyzyjniej, także w sposób płynny, zależny od prędkości obrotowej i od pozycji przepustnicy, i to zarówno na wałku strony dolotowej, jak i na wałku sterującym zaworami wydechowymi. A następnym etapem, do którego prowadzić może rozwój prac nad rozrządem, będzie pewnie całkowite wyeliminowanie wałków – na ich miejsce nad zaworami pojawią się siłowniki elektrohydrauliczne. Czego jeszcze można oczekiwać? Być może wprowadzenia na szeroką skalę „łagodnego” turbo, czyli doładowania o dość niskim ciśnieniu, zaprojektowanego w taki sposób, by łatwiej wyzwalać moc przy niskich i średnich prędkościach obrotowych, a jednocześnie nie powodować opóźnienia w reakcji na przyśpieszenie. No i dodać należy przyszłe efekty prac nad bezpośrednim wtryskiem benzyny. Rozwiązanie to umożliwi zmniejszenie zużycia paliwa przy założeniu, że oczekuje się jedynie umiarkowanych osiągów, choć powinno także sprzyjać efektywnemu wyzwalaniu mocy w sytuacji, gdy kierowca wymaga od silnika czegoś więcej.
Dziękuję
