Historia rozwoju mocy w motorsporcie

Wybraliśmy te dwie jakże różne kategorie motorsportu by pokazać dwie zupełnie różne historie. W Formule 1 wielokrotnie modyfikowano regulamin techniczny, który bardzo często ograniczał pojemność silników, a konstruktorzy robili wszystko, by wycisnąć z nich maksimum. Standaryzacja rozpoczęła się w latach 90., a dopiero w połowie ubiegłego dziesięciolecia zaczęto myśleć o trwałości.

W rajdach samochodowych było zupełnie inaczej. Jednostki napędowe stanowiły konstrukcje seryjne, co prawda po poważnych modyfikacjach, ale jednak miały swoje ograniczenia techniczne, a nie regulaminowe. Za wyjątkiem grupy B, w rajdach obowiązywała też prosta zasada, że moc musi być odpowiednia, a nie maksymalna. Miało to znaczenie nie tylko ze względu na prowadzenie samochodu, ale także na jego wytrzymałość.

Na następnej stronie poznacie krótką historię mocy w Formule 1, a na kolejnej jeszcze krótszą w Rajdowych Samochodowych Mistrzostwach Świata. Pamiętajcie, że wszystkie podane wartości są jedynie orientacyjne i należy je traktować w znacznym stopniu jako niepotwierdzone informacje, nawet jeżeli były potwierdzone przez samych konstruktorów.

Królową motorsportu nazywamy Formułę 1, ale trzeba pamiętać, że wyścigi Grand Prix rozgrywano znacznie wcześniej. Już w 1906 roku ustanowiono pierwsze przepisy, które ograniczały jedynie ciężar samochodów do 1000 kg. Nie było to minimum, lecz maksimum. Wówczas silniki były tak potężne, a konstrukcje jeszcze na tyle nowatorskie, że nikomu nie przychodziło do głowy inne ograniczenie. Moc była oczywiście najważniejsza, a na masę mało kto zwracał uwagę. To były jednak zupełnie inne czasy. Wówczas pojazdy wyścigowe generowały po 100 KM z kilkunastolitrowych silników, które stanowiły minimum połowę masy auta.

Szybko nastąpił rozwój i wprowadzenie sprężarek znacząco podniosło osiągi. Pierwsze ograniczenie pojemności silników – do 4,5 litra! – ustanowiono w 1914 roku. Trudno było wtedy mówić o mocach, ponieważ nikt ich nie mierzył i do dziś nie ma chętnych na dokonanie takich pomiarów w historycznych pojazdach. Przeskoczmy więc do czasów tuż przed II Wojną Światową.

Na torach Grand Prix rywalizowali ze sobą niemieccy i włoscy konstruktorzy. Jedną z najznakomitszych konstrukcji była Alfa Romeo Tipo B rozwijająca około 265 KM, ale szybko do głosu doszedł Mercedes i Auto Union ze swoimi sprężarkowymi potworami, produkującymi moce rzędu 400-500 KM.

Po wojnie wprowadzono nowe przepisy dla silników wolnossących do 4,5 litra oraz doładowanych do 1,5 litra. Pierwsze oficjalne mistrzostwa świata Formuły 1 zorganizowano w 1950 roku. Na starcie stanęły m. in. Alfy Romeo 158 rozwijające dzięki sprężarce 254 KM, by pod koniec eksploatacji uzyskiwać ponad 400 KM. Podobnymi parametrami mogły pochwalić się 1,5-litrowe Maserati 4CLT czy 4,5-litrowe, wolnossące Ferrari 375.

Szybko ograniczono pojemność do 2 litrów dla wolnossących i 0,5 litra (!) dla doładowanych, by w latach 1954-1960 podnieść ją do odpowiednio 2,5 litra oraz 0,75 litra. To rzecz jasna odsunęło doładowanie na boczny tor. Jedną z najlepszych maszyn wyścigowych był wówczas Mercedes W 196, którego używali Fangio czy Moss. Motor V8 tego niemieckiego wozu rozwijał około 280-300 KM mocy. Jego konkurentem był m. in. Maserati 250 F czy późniejszy Cooper T51 – pierwszy samochód z centralnie umieszczonym silnikiem, który zdobył mistrzostwo. Jego silnik Coventry Climax legitymował się około 240 KM mocy, ale dzięki doskonałemu wyważeniu był w stanie pokonać potężniejsze Ferrari Dino.

Przełom nastąpił w wyniku wprowadzenia 1,5-litrowej formuły bez doładowania. Silniki bolidów Grand Prix były w stanie rozwinąć około 200 KM mocy, co po części rekompensowała niska masa. Wówczas konstruktorzy mogli eksperymentować z różnymi silnikami w układzie widlastym i rzędowym z sześcioma i dwunastoma cylindrami. Szukano rozwiązania, które pozwoliłoby wyprzedzić konkurencję, a jednym z nich był doskonale wpisujący się w tę technikę kierowca. W tej formule doskonale odnalazł się legendarny Jim Clark. Pod koniec tej ery osiągano już moce nieznacznie powyżej 200 KM.

W 1966 roku wprowadzono nowe przepisy, które pozwalały na stosowanie 3-litrowych silników wolnossących lub 1,5-litrowych z doładowaniem. Tę formułę silnikową zmieniono dopiero w 1988 roku. Pierwszą część tego okresu zdominowały znakomite i prawie niepokonane silniki Cosworth DFV. Bez cienia wątpliwości to najsłynniejsza jednostka napędowa w historii motorsportu.

Pierwszy tytuł przypadł jednak firmie Repco, która zbudowała silnik dla Brabhama rozwijający moc około 320 KM, rywalizując ze znacznie mocniejszym – 360 KM – Ferrari 312. Dwuletnią dominację przerwał Lotus z silnikiem Forda (w rzeczywistości Cosworth DFV). Jednostka osiągała już moc 420-430 KM i tryumfowała w różnych maszynach do 1974 roku, kiedy to mistrzostwo zdobył 460-konny McLaren M23. Następnie do głosu doszło dwunastocylindrowe Ferrari 312T, którego silnik osiągał nieco ponad 500 KM. Już kilka lat wcześniej włoskie jednostki mocą górowały nad Cosworthem, więc klęska kultowego DFV była przesądzona.

W 1977 roku na torach Formuły 1 zadebiutowało turbodoładowanie w konstrukcji Renault RS01 o pojemności 1,5 litra w konfiguracji V6. Do końca nie wiadomo jaką moc wycisnęli francuscy inżynierowie dzięki tej technologii, ale przypuszcza się, że wówczas jeszcze wolnossące motory były mocniejsze. Przez dłuższy czas na torach dominowały więc takie silniki od Ferrari i Coswortha, co trwało do 1981 roku.

W tym właśnie sezonie pierwszy bolid z turbodoładowaniem sięgnął po mistrzostwo świata konstruktorów. Ferrari 126CK miało doładowaną jednostkę V6 rozwijającą 580 KM, ale to był dopiero początek wyścigu zbrojeń.

W 1983 roku Nelson Piquet został pierwszym kierowcą F1, który zdobył mistrzostwo świata za kierownicą turbodoładowanego bolidu. Jego Brabham BT52 dzięki 4-cylindrowej konstrukcji BMW miał moc około 610 KM, chociaż wiele źródeł mówi nawet o wartości 800 KM. Jest też wiele opowieści o mocach ponad 1000 KM, jakie ustawiano w kwalifikacjach. Następnie do głosu doszedł McLaren z silnikiem TAG-Porsche, później Hondy, a także Williamsy z japońskimi jednostkami oraz Ferrari. Silniki rozwijały około 800-900 KM, a w kwalifikacjach nawet 1400 KM i po sezonie 1988 zostały zakazane.

Od 1989 roku jedyne dozwolone silniki to wolnossące o pojemności 3,5 litra. Sztuka przejścia na nową formułę udała się najlepiej McLarenowi, który ściśle współpracował z Hondą. Nieprzypadkowo McLaren-Honda dominowali w latach 1989-1991. Początkowo Japończycy stosowali konfigurację V10 o mocy rzędu 700 KM, ale gdy w 1991 roku przeszli na V12, do głosu doszło Renault V10, które napędzało zwycięskie bolidy Williamsa i Benettona do 1997 roku.

Warto zaznaczyć, że w 1995 roku zmniejszono pojemność do 3 litrów, a moce i tak sięgały wartości 700-800 KM. W 1999 roku wprowadzono nowy standard V10 – Ferrari już w 1996 roku zarzuciło konstrukcję V12.

Do sezonu 2004 producenci osiągali już ponad 800 KM, jednak od roku 2005 wprowadzono nakaz stosowania jednego silnika na cały weekend, co nieznacznie zmniejszyło osiągi. W 2006 roku kolejna zmiana polegała na standaryzacji jednostek napędowych do pojemności 2,4 litra i konfiguracji V8, a nawet zastosowania jednego oprogramowania ECU dla wszystkich. Takie silniki osiągały około 700 KM.

W 2009 roku kolejne ograniczenie znów nieznacznie zredukowało moc. Od tego sezonu kierowcy mogli używać tylko ośmiu jednostek na cały rok. Jednak wprowadzenie systemu KERS pozwoliło w pewnym sensie zrekompensować straty.

Kolejny przełom nastąpił w 2014 roku, kiedy FIA wprowadziła największą rewolucję w kwestii silników w Formule 1. Jednostki napędowe wróciły do konfiguracji chętnie stosowanej w latach 80., czyli V6 z turbosprężarką, ale pojemność wynosi obecnie 1,6 litra, a do tego układ doładowania i sam silnik współpracuje ze skomplikowanym systemem odzyskiwania, magazynowania i przetwarzania energii kinetycznej i cieplnej. Wszystko jest zamieniane na moc, która trafia na koła w postaci około 700-800 KM, zależnie od wykorzystania systemu hybrydowego.

Rajdy, podobnie jak wyścigi Grand Prix rozgrywano w prymitywnych formach przeróżnymi konstrukcjami niemal od samego początku historii motorsportu. Przejdźmy jednak od początku oficjalnie rozgrywanych rajdowych samochodowych mistrzostw świata, czyli do roku 1973.

Wtedy to na odcinkach specjalnych królowały Alpiny-Renault A110. Osiągały moce rzędu 150-200 KM, walcząc m. in. z Fiatami 124 Spider czy nieco słabszymi Saabami 96 V4 . Konstrukcja, która odcisnęła swoje piętno na tym sporcie w drugiej połowie lat 70., to oczywiście Lancia Stratos. Jej silnik V6 z Ferrari Dino początkowo rozwijał około 220-240 KM, ale szybko osiągnięto poziom 300 KM.

Szybko się okazało, że nie sama moc, a w dużej mierze umiejętności kierowców i łatwość prowadzenia samochodu ma większe znacznie. To dlatego Stratosy ulegały słabszym, bo około 240-konnym Fordom Escortom RS 1800 czy Fiatom 131 Abarth. Sporadycznie pojawiały się zupełnie odmienne od nich samochody, na przykład Mercedes 450 SLC czy później 500 SCL z potężnym silnikiem 5-litrowymi o mocy około 300 KM. I choć Mercedesy wygrały kilka rajdów, to nigdy nie można było mówić o wielkich sukcesach tych modeli.

Moce rzędu 250-260 KM to było to, czego rajdowe samochody napędzane wyłącznie na tylną oś potrzebowały. Do czasu pojawienia się Audi quattro. Ono zupełnie odmieniło rajdy. Samochód był zdolny nie tylko do sprawnego przenoszenia na nawierzchnię szutrową 300 KM, ale także do wykorzystania ich w takim stopniu, że było już przesądzone iż napęd na cztery koła stanowi przyszłość. Jednak tacy producenci jak Opel czy Lancia dzięki regulacjom grupy B nie poddawali się i na początku istnienia tej nowej kategorii czasami pokonywali awaryjne jeszcze quattro przy mocach swoich silników na poziomie 300-350 KM.

Od tego czasu głównie japońscy konstruktorzy pozostali przy takim poziomie mocy i napędzie na tylną oś. Firmy Audi, Lancia, Peugeot czy Ford opracowywali silniki o mocach rzędu 400-500 KM, które pod koniec istnienia grupy B w 1986 roku, sięgały nawet 550 KM. Po likwidacji tego szaleństwa, na odcinkach specjalnych najwyższą kategorią samochodów miały być produkcyjne modele A-grupowe (A8). Były napędzane silnikami o pojemności powyżej 2 litrów z ograniczeniem do 3 litrów, ale przy uwzględnieniu współczynnika 1,5 dla aut doładowanych, w praktyce miały pojemność do 2 litrów.

Jedną z pierwszych konstrukcji, która zdominowała okres grupy A trwający do 1996 roku była Lancia Delta, która osiągała ledwie 250 KM. Markku Alen, który ścigał się wcześniej B-grupowym potworem tak relacjonował swoje wrażenia z jazdy:

Gdy ruszyłem, miałem wrażenie, że silnik jest zepsuty. Auto w ogóle nie przyspieszało. W porównaniu z modelem S4, którym startowałem w tamtym czasie, nowa Delta poruszała się w żółwim tempie.

Dopiero po wprowadzeniu 16-zaworowej głowicy moc wzrosła do około 280 KM, a w ostatniej ewolucji do 300 KM. Ta wartość była mniej więcej utrzymywana przez wiele samochodów z lat 90., choć znacznie częściej były to moce 260-280 KM. W międzyczasie – od 1995 roku - zmniejszono zwężki w układzie dolotowym z 38 do 34 mm, ale niewiele to zmieniło. Zwężki miały przez cały okres 2-litrowych silników turbo kontrolować moc i ograniczać ją do około 300 KM, choć nieoficjalnie mówiło się, że najlepsze konstrukcje osiągają około 350 KM.

W1997 roku wprowadzono na odcinki specjalne samochody WRC różniące się od A8 głównie liczbą wyprodukowanych odpowiedników drogowych i większym zakresem modyfikacji układu jezdnego. Tempo rozwoju silników było przez cały czas hamowane nowymi restrykcjami, takimi jak wspomniana, 34-milimetrowa zwężka. Dlatego większy postęp można było zauważyć w innym parametrze, jakim był moment obrotowy. Z A-grupowych 300-400 Nm, w samochodach WRC zwiększył się on do 600 Nm. Niektórzy uważali, że silniki są na tyle elastyczne, że w zasadzie nie trzeba używać 6-stopniowych skrzyń biegów, a Peugeot 307 WRC był wyposażony nawet w 4-biegową przekładnię.

Do roku 2010 na oeasach oglądaliśmy 2-litrowe WRC, ale od sezonu 2011 nastąpiła zmiana reguł gry. Światowy silnik 1.6 zagościł nie tylko w rajdach, ale później także w innych kategoriach motorsportu, w tym również w Formule 1. Doładowana jednostka była dławiona jeszcze mniejszą zwężką o średnicy 33 mm, a ciśnienie doładowania regulaminowo ograniczono do 2,5 bara. Oczywiście początkowo parametry spadły, ale głównie moment obrotowy, a nie moc. Kierowcy pamiętający stare WRC i jeżdżący nowymi musieli zmienić technikę jazdy na bardziej wyścigową, bo nowe silniki pracują efektywnie w bardzo wąskim zakresie obrotów.

Citroën Racing podaje oficjalnie, że moment obrotowy DS3 WRC – pierwszego zwycięskiego auta nowej formuły 1.6 turbo – wynosił 350 Nm, podczas gdy Ford Fiesta RS WRC osiągała 450 Nm. Do dziś jest to wartość maksymalna. Nawet niepokonane Polo R WRC rozwija około 430-450 Nm, a moc wciąż oscyluje wokół 300 KM.

Regulacje techniczne na przyszły rok podniosą w samochodach WRC przede wszystkim moc silników, które zostaną „odetkane” zwężką o średnicy 36 mm przy zachowaniu ciśnienia doładowania na poziomie 2,5 bara. Będą to więc silniki zbudowane niemal zgodnie z regulacjami WTCC, a zatem należy oczekiwać mocy rzędu 350-380 KM.