Kad variklis suktųsi iki superautomobiliams būdingų apsukų, turi sutapti daug tarpusavyje susijusių dalykų: judančių (pirmyn–atgal) detalių masė, balansavimas, tepimo sistema, vožtuvų mechanizmo tipas ir jo geometrija, vožtuvų fazės bei tai, kaip efektyviai variklis „kvėpuoja“ – įsiurbia ir išmeta orą. Pakanka pasiklausyti, kaip į aukštas apsukas pakyla „Lexus LFA“ V10, kad būtų aišku, ką reiškia tokia inžinerinė visuma: šis modelis turi apie 9 000 aps./min. ribotuvą. Dėl panašiai preciziško sprendinių derinio iki maždaug 9 000 aps./min. sukasi ir „Bugatti Tourbillon“ 8,3 l V16, ir „Porsche 911 GT3“ 4,0 l opozicinis šešių cilindrų variklis, kai tuo tarpu kasdieniame automobilyje, pavyzdžiui, su L98 V8, apsukų riba gali būti apie 5 500 aps./min.
Daugumai kasdien naudojamų automobilių tokių „stratosferinių“ apsukų paprasčiausiai nereikia. Įprasti gatvės varikliai dažniausiai sukurti taip, kad gerai jaustųsi žemesnėse apsukose: ten jie užtikrina pakankamą sukimo momentą ir mažesnį triukšmą. Tuo tarpu aukštų apsukų jėgos agregatai brangiai kainuoja tiek gamyboje, tiek eksploatacijoje, nes jiems būtinos lengvos, tvirtos vidaus dalys ir itin maži gamybiniai nuokrypiai. Ilgai išlaikyti variklį dirbant aukštomis apsukomis yra sudėtinga ir brangu – tokio tipo technika reikalauja tikslumo, medžiagų kokybės ir atitinkamos priežiūros. Jei šeimyninis sedanas būtų projektuojamas su, tarkime, 10 000 aps./min. riba, jo kaina neišvengiamai šokteltų. Geras pavyzdys – „Honda S2000“: patikimo variklio, galinčio suktis iki maždaug 8 900 aps./min., kūrimas buvo viena priežasčių, kodėl 2001 m. šio modelio kaina siekė 32 740, o šiandienos vertės atitikmuo būtų beveik 55 200.
Nuo ko prasideda aukštos apsukos: judančių detalių masė ir balansavimas
Aukštų apsukų pagrindas – inercija ir judančių dalių masė. Kuo lengvesni alkūninis velenas, švaistikliai ir stūmokliai, tuo lengviau jiems didinti apsukas. Dar svarbiau, kad šios dalys būtų tiksliai subalansuotos – kitaip vibracijos greitai tampa ne tik nemalonios, bet ir pavojingos patikimumui. Dėl to sportiniuose varikliuose naudojamos lengvesnės ir tvirtesnės medžiagos: pavyzdžiui, „Porsche 911 GT3“ montuojami titaniniai švaistikliai. Drag lenktynėse technika kartais naudoja dar lengvesnius aliumininius švaistiklius – nors plienas geriau atlaiko pasikartojančias apkrovas, aliuminis vis tiek gali ištverti ribotą skaičių startų, o apsukoms perkopus apie 8 000 aps./min. reikalavimai detalėms tampa ypač griežti.
Tepimas ir trinties kontrolė aukštose apsukose
Net ir idealiai lengvos detalės nepadės, jei variklio viduje per didelė trintis. Todėl tepimas aukštų apsukų varikliams yra kritiškai svarbus. Tokiems agregatams reikalinga moderni sintetinė alyva, kuri lengvai cirkuliuoja ir išlaiko savybes esant aukštai temperatūrai. Prastos kokybės ar netinkamai parinkta alyva tokiomis sąlygomis greitai tampa silpnąja grandimi.
Dalis didelio našumo automobilių naudoja sausą karterį vietoje įprasto šlapio karterio. Tai reiškia, kad alyva nėra laikoma karteryje po alkūniniu velenu, o yra aktyviai pumpuojama į variklį ir iš jo išsiurbiama. Tokia schema gali sumažinti bendrą temperatūrą, sumažinti pasipriešinimą judančioms detalėms, užtikrinti stabilesnį alyvos tiekimą ir padėti išvengti alyvos bado esant didelėms šoninėms apkrovoms posūkiuose. Pavyzdžiui, „Corvette C8“ su LT2 naudoja sausą karterį tam, kad važiuojant trasoje variklis neprarastų tepimo net ir intensyviai apkrautas.
Vožtuvų mechanizmas: konstrukcija, medžiagos ir standumas
Didelės apsukos glaudžiai susijusios ir su vožtuvų mechanizmu. Dažniausiai lyginamos dvi kryptys: stūmoklinė schema su skirstomuoju velenu bloke ir stūmokliais valdomomis svirtimis (OHV) bei sprendimai su skirstomaisiais velenais galvutėje (OHC), kurie gali būti viengubi (SOHC) arba dvigubi (DOHC). Tačiau vien pasirinkta schema dar negarantuoja ypač aukštų apsukų – svarbu, kokios medžiagos naudojamos, kokia komponentų masė, jų standumas ir kaip tiksliai viskas sureguliuota.
OHV varikliai teoriškai taip pat gali suktis aukštai, tik tai pasiekti sudėtingiau. Tokiose konstrukcijose yra papildomų judančių elementų, kurie didina inerciją, todėl norint kelti apsukas dažnai tenka naudoti brangesnes, lengvesnes medžiagas. Vis dėlto yra išimčių: į našumą orientuotas OHV, pavyzdžiui, „Corvette Z06“ LS7, gali pasiekti apie 8 000 aps./min. Tuo tarpu daugybė kasdienių automobilių su OHC sprendimais be didelių problemų pasiekia maždaug 7 000 aps./min., bet iki itin aukštų apsukų, būdingų aukščiausios klasės sportiniams varikliams, vis tiek dažniausiai neprilygsta. Esminis bruožas superautomobiliuose – lengvas, tvirtas ir standus vožtuvų mechanizmas, kuris stabiliai dirba dideliu greičiu.
Variklio „kvėpavimas“: oro srautas į vidų ir išorę
Paskutinis svarbus aukštų apsukų dėlionės gabalas yra oro pralaidumas. Norint sukti variklį aukštai, reikia greitai ir dideliu kiekiu tiekti orą į cilindrus ir taip pat greitai pašalinti išmetamąsias dujas. Dėl to sportiniuose automobiliuose matomos didelės oro angos ir mažai srauto ribojančios išmetimo sistemos. Paprastas principas toks: kuo efektyviau variklis „įkvepia“ ir „iškvepia“, tuo lengviau jam dirbti aukštose apsukose ir ten išlaikyti galią.
- Didelės apsukos reikalauja lengvų ir tiksliai subalansuotų vidaus detalių.
- Patikimumą aukštame režime lemia efektyvus tepimas, dažnai – ir sauso karterio sistema.
- Vožtuvų mechanizme svarbiausia ne tik schema (OHV, SOHC, DOHC), bet ir masė, standumas bei medžiagos.
- Aukštoms apsukoms būtinas geras oro pralaidumas tiek įsiurbime, tiek išmetime.
- Dėl šių priežasčių kasdieniams automobiliams itin aukštos apsukos dažniausiai būtų nepagrįstai brangus kompromisas.
