Silnik w Ferrari 296 GTB to pierwsze V6 tej marki. Jego twórca odsłania nam wszystkie kulisy i tajemnice

Premiera każdego nowego silnika Ferrari jest wydarzeniem. Premiera jednostki F163 jest jednak wydarzeniem epokowym. O tym, jak niesamowity jest to silnik, jakimi sposobami osiąga aż on takie parametry i dlaczego nie jest to V6 z Alfy Romeo, opowiedział mi Michael Leiters, główny inżynier Ferrari.

Co prawda w Ferrari zawsze chodzi o silnik, ale tym razem chodzi o niego jeszcze bardziej niż zwykle. Nowa jednostka benzynowa typu F163 jest przełomowa pod każdym względem, o czym informuje, tradycyjnie, już sama nazwa pierwszego modelu, w którym się pojawia, 296 GTB. Liczby te wskazują na silnik o pojemności 2,9 litra z sześcioma cylindrami.

Taka konfiguracja pojawia się po raz pierwszy w drogowym modelu tej marki, co jednak nie znaczy, że Włosi nie mają doświadczenia w budowaniu takich silników. Magicy z Maranello robili już V6 dla Maserati czy Alfy Romeo. Co chyba jeszcze bardziej wymowne, hybrydowe V6 pracuje również w obecnym bolidzie F1 Scuderii Ferrari.

W efekcie Ferrari stworzyło V6, które przesuwa granice tego, co do tej pory wydawało się możliwe. Kompaktowa jednostka o pojemności niecałych trzech litrów generuje aż 663 KM i 740 Nm. A tutaj przecież osadzona jest w układzie hybrydowym z silnikiem elektrycznym, który dorzuca do tego 167 KM i 315 Nm. Systemowo napęd ten posyła na tylną oś do aż 830 KM.

Kolejne liczby jeszcze skuteczniej gaszą wszelkie wątpliwości co do tego, czy V6 nadaje się do Ferrari. 296 GTB osiąga 100 km/h w czasie 2,8 sekundy, 200 km/h w 7,3 sekundy. To już wyniki na poziomie Ferrari 488 Pista czy też 812 Superfast. Potwierdza to zresztą wynik na przyfabrycznym torze testowym Ferrari, Fiorano. 296 GTB wykręciło tam wynik 1 min 21 sek., ustępując tylko SF90, 812 Competizione i LaFerrari.

296 GTB to już druga hybryda plug-in zaprezentowana przez Ferrari w ciągu ostatnich 12 miesięcy. Dane techniczne wskazują jednak na to, że jest to inny projekt od SF90 Stradale. Nie chodzi tylko o fakt, że brak tu napędu na cztery koła. Wkład części elektrycznej jest też tu mniejszy. Silnik zasilany prądem jest tylko jeden. Również akumulator jest mniejszy (7,45 kWh brutto), przez co zasięg na energii elektrycznej wynosi symboliczne 25 km. Napęd przenoszony jest przez ten sam ultra-kompaktowy ośmiobiegowy automat, co w przypadku wszystkich nowych modeli marki.

Główną gwiazdą jest tu więc nadal jednostka spalinowa. Pierwsze V6 w historii marki Ferrari to zupełnie nowa konstrukcja, która została wykonana z nowych stopów aluminium tak, by wytrzymać ekstremalne siły panujące w jej środku. Turbodoładowana jednostka kręci się aż do 8500 obr./min. Wyposażona jest w bezpośredni wtrysk paliwa, który dostarcza mieszankę do komór spalania pod ciśnieniem aż 345 barów.

Zwiększenie kąta rozwarcia cylindrów do 120 stopni doprowadziło do przerzucenia turbosprężarek do wewnątrz silnika, do układu "gorącego V" (chociaż Maserati w swoim V6 Nettuno nadal trzyma turbo na zewnątrz). To z kolei wymusiło przeniesienie kanałów dolotowych na zewnętrzną stronę bloku. Efektem jest konstrukcja z bardzo krótkimi i prostymi kanałami, co dodatkowo wpływa na zwiększenie jej wydajności.

Analogicznie, same turbosprężarki również nie zostały po prostu przeniesione z F8 Tributo czy też SF90 (ani, tym bardziej, auta innej marki). To nowa konstrukcja wykonana z jeszcze bardziej wytrzymałych stopów metali i również trochę mniejsza (o 11 proc. w zakresie średnicy łopatek w stosunku do turbo z V8 tej marki). W efekcie o tyle też mniejsza jest masa samych turbin, przez co cały system ma reagować jeszcze szybciej.

Jak widać F163 to naprawdę innowacyjna i fascynująca jednostka, której przełomowość wykracza poza samo Ferrari. Dlatego też postanowiłem spotkać się (niestety nadal wirtualnie) z głównym inżynierem marki Michaelem Leitersem, by w pełni i poprawnie poznać i zrozumieć ten silnik.

Mateusz Żuchowski, Autokult: Na ile nowe V6 Ferrari jest rzeczywiście nowym silnikiem? Na ile jest on inspirowany innymi V6, które rozwijaliście w ostatnich latach? Mogliście wybrać w końcu wiele dróg: skrócić wasze V8 o dwa cylindry albo skorzystać z opracowanych przez was silników V6 Maserati albo Alfy Romeo.

Michael Leiters, Ferrari: My jesteśmy Ferrari, silniki to serca naszych samochodów, więc nie mogliśmy po prostu zrobić transplantacji od kogoś innego. Mieliśmy bardzo konkretne oczekiwania co do naszego silnika, a i zastosowane przez nas rozwiązania dają nam bardzo specyficzne przewagi nad konkurencją. Nikogo więc nie kopiowaliśmy, nie mieliśmy potrzeby wchodzenia z kimkolwiek we współpracę. Jeśli pojawiają się jakieś podobieństwa z innymi silnikami, to są one przypadkowe i niezamierzone.

V6 w 296 GTB to zupełnie nowy silnik. Zaczynaliśmy od czystej kartki papieru. Już na etapie projektowania jednostki bardzo ważna była dla nas jej integracja z całym podwoziem. Właściwie cały samochód został zaprojektowany wokół silnika, a silnik specjalnie do tego samochodu. Już na etapie obmyślania konfiguracji zastanawialiśmy się nad tym, jak wykorzystać go strukturalnie, jak przeprowadzić obieg powietrza wokół całego auta tak, by układ dolotowy i wydechowy osiągały najwyższą wydajność. Ostatecznie uzyskaliśmy silnik o niespotykanej gęstości energii: aż 221 KM z litra pojemności, co jest rekordem w klasie supersamochodów.

Do tego dochodzi jeszcze elektryczna część napędu. Tak szczerze, to przy projektowaniu była ona większym obciążeniem czy jednak rzeczywiście otworzyła inżynierów na nowe możliwości?

Dodatkowe elementy zawsze stanowią pewne obciążenie tak z punktu widzenia wagi, jak i zabieranej przestrzeni. Musieliśmy znaleźć sposoby na to, by obecność tych elementów jakoś zrekompensować. Jednak podejmując decyzję o stworzeniu hybrydy, naturalnie byliśmy ich świadomi i uwzględniliśmy je już na początkowym etapie tworzenia tego silnika. Jednym ze sposobów na to jest maksymalne obniżenie środka ciężkości. Stąd też wynika bardzo duży, niewidziany już dawno w Ferrari kąt rozwarcia cylindrów 120 stopni.

Kolejnym ciekawym zabiegiem jest zlokalizowanie akumulatora pod podłogą, jeszcze niżej niż w SF90 Stradale.

To jeden z tych szczegółów, który pokazuje, że wybór V6 otworzył nas na wiele nowych korzyści. Bardziej kompaktowe wymiary tego silnika pozwoliły nam jeszcze efektywniej upakować akumulatory elektrycznej części napędu. Zmieściliśmy je pod podłogą kabiny. W SF90, z powodu większych wymiarów układu napędowego, nie było to możliwe. W efekcie środek ciężkości 296 GTB jest o centymetr niżej niż w benzynowym F8 Tributo.

To jednak nie jest aż tak ważne jak fakt, że mniejsze wymiary jednostki V6 pozwoliły nam skrócić rozstaw osi aż o 5 cm wobec tego w F8 Tributo. To w ogromnym stopniu zmieniło charakterystykę prowadzenia. Sprawiło, że na auto działają mniejsze siły, a same reakcje na ruchy kierownicą są jeszcze szybsze i bardziej bezpośrednie.

Na ile nowe rzeczywiście jest to podwozie, a na ile to po prostu skrócona płyta F8 Tributo?

To zupełnie inne podwozie od F8. Sztywność zginania ramy 296 GTB w porównaniu do F8 jest większa aż o 28 proc., sztywność skrętna – aż o 60 proc. Jeśli już, to więcej podobieństw można dostrzec z płytą podłogową SF90 Stradale, które również jest hybrydą plug-in. To jednak też inne samochody, 296 GTB ma napęd wyłącznie na tylną oś. Do każdego nowego modelu dopasowujemy więc podwozie w stopniu nieznanym u innych producentów samochodów.

Jak już wspomniałeś, V6 w 296 GTB cechuje się niespotykaną gęstością energii. Czy to przyniosło dodatkowe wyzwanie na polu chłodzenia?

Chłodzenie zawsze jest naszym kluczowym wyzwaniem przy opracowywaniu nowych modeli. Tuż za kabiną pasażerską mamy w końcu ciasno upakowane komponenty, spośród których niektóre osiągają temperatury do 900 stopni Celsjusza. Nawet gołym okiem widać, jak podczas pracy silnika są one rozgrzane do czerwoności.

663 KM z niecałych trzech litrów pojemności skokowej oznaczają ogromną gęstość energii i wielkie wyzwania tak dla cyrkulacji powietrza, jak i choćby wytrzymałości samych materiałów. To nas skłoniło do wykorzystania wielu innowacyjnych stopów metali przede wszystkim w obszarze głowicy cylindrów. W zakresie chłodzenia opracowaliśmy dwa układy, oddzielny dla silnika spalinowego i oddzielny dla elektrycznego. Jak wyrafinowanych metod pracy wymagało, widać choćby po projekcie samej pokrywy silnika z precyzyjnie rozmieszczonymi otworami wentylacyjnymi. Pracują one inaczej zależnie od tego, czy samochód porusza się z dużą prędkością, czy stoi nieruchomo.

Silnik V6 jest lżejszy od waszego V8 o 30 kg. To niezły wynik, ale ile kilogramów dokłada elektryczna część napędu?

Sam silnik elektryczny waży 22 kg, a akumulator 77 kg, czyli razem mówimy o dodaniu około 100 kg. Ostatecznie 296 GTB waży około 1470 kg. Jak dobry jest to wynik wskazuje choćby fakt, że to o około 100 kg mniej od SF90 Stradale. Albo jeszcze lepiej: 296 GTB waży mniej więcej tyle, ile ważyło Ferrari 488 GTB, które dysponowało mocą 670 KM. To wiele mówi o tym, czego spodziewać się po osiągach tego samochodu.

Ferrari SF90 Stradale dysponuje trzema silnikami elektrycznymi o łącznej mocy 220 KM. W 296 GTB jest tylko jeden taki moduł o mocy 167 KM. Jaka jest z kolei różnica w akumulatorach pomiędzy 296 GTB a SF90?

Ogniwa są te same, ale składają się na inny akumulator. To ogniwa o największej gęstości energii dostępne na rynku, więc nie było potrzeby nic tu zmieniać. W 296 GTB jest ich po prostu mniej (o cztery mniej), przez co czas ładowania elektrycznej części napędu również jest odpowiednio krótszy.

Czy jest jakaś prędkość, przy której silnik elektryczny wyłącza się z gry i pozostawia wszystko tylko spalinowemu?

Silnik zintegrowany z generatorem odzyskiwania energii kinetycznej zlokalizowany jest pomiędzy motorem spalinowym a skrzynią biegów i choć technicznie istnieje możliwość wyłączenia go z przekazywania napędu, to w praktyce nigdy nie zachodzi taka potrzeba. 296 GTB napędzane jest więc albo przez silnik elektryczny, albo przez kompletny układ hybrydowy.

Słucham tego wszystkiego i zastanawiam się, jak się będzie prowadziło Ferrari z takim typem napędu. Na rynku pojawiają się już pierwsze auta sportowe z napędem plug-in i nie wiem, czego się po nich spodziewać. Czy da się zrobić plug-ina, który daje radość z jazdy?

To zależy. Najpierw trzeba by tę radość zmierzyć. Czy da się tego dokonać? Według nas tak, my potrafimy zdefiniować radość z jazdy. Składają się na nią trzy składniki. Pierwszym jest dźwięk silnika, drugim postrzegane przyspieszenie, a trzecim gokartowe reakcje prowadzenia.

Natężenie dźwięku musi wzrastać wraz z prędkością obrotową silnika. Musi zmieniać się również jakość dźwięku: na niskich obrotach dźwięk powinien mieć niski, basowy ton, a na wysokich – wysoki. Ustawianie dźwięku silnika Ferrari to jak strojenie instrumentu, ale dzięki temu efektem jest prawdziwa muzyka.

Drugim składnikiem jest przyspieszenie. Ale nie chodzi o same liczby – te można sobie sprawdzić w tabelkach. Chodzi o to, co czujesz w brzuchu, jak przeżywasz te przeciążenia całym swoim ciałem, gdy wdepniesz gaz do dechy. Ostatnim jest gokartowe prowadzenie. Wbrew pozorom, jego jakość również sprowadza się do silnika, może nawet bardziej niż w przypadku poprzednich opisywanych zmiennych. Dzięki kompaktowemu V6 mogliśmy stworzyć samochód bardzo lekki i o kompaktowych wymiarach. Efektem jest świetny stosunek 1,77 kg masy auta na 1 KM mocy.

Bardzo ważne były również innowacje z dziedziny elektroniki. Nowy zestaw czujników bazujących na systemie ABS pozwala nam nie tylko lepiej kontrolować samochód na zakrętach, ale i skrócić dystans hamowania aż o 10 proc. W końcu nie ma radości z jazdy bez poczucia zaufania do wozu i bezpieczeństwa. Jeśli boisz się jechać danym autem, to tak naprawdę nie czerpiesz z tego satysfakcji.

To brzmi prosto, ale jednak z jakiegoś względu Ferrari nawet w erze turbo teraz już osiąga bardzo fajny dźwięk, czego nie można powiedzieć o niektórych konkurentach.

Dźwięk jest dla nas bardzo ważny z punktu widzenia emocjonalnej więzi kierowcy z samochodem. Prace nad dźwiękiem silnika zaczynają się u nas już na etapie opracowywania procesu spalania mieszanki w cylindrze. Potem dochodzi do tego długość dolotów, lokalizacji turbosprężarek i katalizatorów.

Dla lepszych doznań akustycznych częściowo cały układ wydechowy sprowadza się do jednej rury o większej średnicy. Wymyśliliśmy tutaj też specjalne rozwiązanie, które nazywamy "gorącą rurą" [po włosku tubo caldo – brzmi dużo lepiej. przyp. red.]. To swego rodzaju tuba rezonansowa, która przechwytuje falę dźwiękową sprzed katalizatora i przeprowadza ją obok kabiny, tak by osoby w środku doznawały tego co najlepsze z dźwięku silnika. Wewnętrznie podczas prac nad tym silnikiem nazywaliśmy go "małe V12" i właśnie tak postrzegamy tę jednostkę.