Dlaczego Ferrari jest szybsze od Malucha?

Moc silnika to zdolność do wykonania określonej pracy w jednostce czasu. Zwyczajowo określa się ją w koniach mechanicznych (KM), choć prawidłowo powinno się podawać moc w kilowatach (kW): 1 KM = 75 kGm/s = 0,74 kW.

Drugi parametr silnika, na który zwracają uwagę kierowcy, to moment obrotowy (Nm). Określa on zależność mocy od prędkości obrotowej. Informuje o przedziale prędkości obrotowej wału korbowego, w której silnik najlepiej przyspiesza i jest najbardziej elastyczny. Im moment obrotowy jest wyższy, tym wcześniej przy mniejszych obrotach silnik osiąga moc użyteczną.

Podstawowy wykres charakterystyki silników tworzą dwie krzywe: mocy i momentu. Są one naniesione na siatkę, gdzie lewa oś pionowa jest wyskalowana w Nm i wskazuje wartości momentu obrotowego, prawa oś pionowa jest wyskalowana w kW i wskazuje wielkość mocy, a dolna oś pozioma pokazuje prędkości obrotowe wału korbowego.

Bardziej stroma i sięgająca wyżej linia wykresu pokazuje moc, jaką silnik uzyskuje przy zwiększaniu obrotów. Krzywa bardziej płaska to wykres momentu obrotowego, również w funkcji obrotów.

Pojemność skokowa

Skąd bierze się moc i dlaczego jedne silniki mają zaledwie 1,5 KM, a inne aż 800 KM? Upraszczając nieco, można powiedzieć, że moc silnika jest wytwarzana przez ciśnienie gazów powstałych ze spalania paliwa, działających na denka wszystkich tłoków w silniku. Łatwo więc o prostą zależność: im więcej będzie tych gazów, tym jego moc będzie większa. A ilość gazów wytworzonych w procesie spalania zależy z kolei od maksymalnej ilości mieszanki paliwa z powietrzem, możliwej do zassania przez wszystkie cylindry. Nazywa się to pojemnością skokową.

Uzbrojeni w tę wiedzę spróbujmy porównać dwucylindrowy silnik Fiata 126 o pojemności 700 cm3 z ośmiocylindrowym silnikiem Ferrari F40 o pojemności 2936 cm3. Dzieląc pojemności skokowe tych silników przez liczbę ich cylindrów, otrzymamy wynik zbliżony: pojemność jednego cylindra Fiata - 350 cm3, a jednego cylindra Ferrari - 367 cm3. Coś jednak się nie zgadza, bo przecież Fiat dysponuje mocą 26 KM, czyli jeden cylinder daje 13 KM, a Ferrari ma moc 478 KM, czyli każdy cylinder generuje aż 60 KM. Czy może to zależeć od rodzaju paliwa?

Spalanie detonacyjne

Wiemy już, że silnik to fabryka mocy potrzebnej do poruszania pojazdu. Ta moc bierze się z energii, czyli z paliwa. Ale jakiego paliwa? W stacjach można nabyć Pb 95 i 98, olej napędowy oraz często gaz. Gazem nie będziemy się oddzielnie zajmować. Silnikom z zapłonem iskrowym, oznaczanym symbolem ZI, dawniej nazywanym potocznie gaźnikowymi, smakuje jedynie Pb, czyli benzyna bezołowiowa.

Cyferki przy symbolu Pb oznaczają liczbę oktanową, która określa procentową objętość izooktanu w mieszaninie z heptanem. Izooktan i heptan, to bezbarwne i bezwonne ciecze otrzymywane z ropy naftowej w trakcie destylacji frakcyjnej. Różnią się składem cząsteczek i właściwościami.

Im więcej izooktanu, tym liczba oktanowa jest wyższa, a paliwo jest bardziej odporne na spalanie detonacyjne, czyli powstawanie przedwczesnego samozapłonu paliwa. Liczba oktanowa w Europie jest określana według normy RON (Research Octane Number). W USA, Kanadzie, Australii i kilku mniejszych krajach poza Europą wielkość ta jest określana według normy DON (roaD Octane Number). Różnica między RON i DON wynosi około trzech oktanów.

A więc wyższa liczba oktanowa paliwa nie zwiększa mocy silnika, lecz pozwala na prawidłowe spalanie w silnikach o większym stopniu sprężania. Warto tu obalić całkowicie bezsensowne opowieści niektórych "rajdowców" twierdzących, że ich bryki mają większą moc, bo ich paliwo ma 140 oktanów. Mieszanina jednej substancji w drugiej nie może przecież przekraczać 100%, a liczba oktanowa nie zwiększa mocy silnika.

W stacjach paliw są dostępne dwa rodzaje paliwa Pb: RON 95 i RON 98. Kupowanie droższego paliwa Pb 98 do silnika pracującego na Pb 95 teoretycznie nie ma sensu. Jednak to, co kupujemy, rzadko ma w sobie to, co powinno mieć; najczęściej Pb 98 ma RON właśnie około 95.