Petvaljniki - Maratonec teče zadnji krog

V času, ko se vse bolj glasno napoveduje skorajšnja prepoved prodaje avtomobilov z motorji z notranjim zgorevanjem, se ljubitelji bencinskih in dizelskih hlapov še posebno radi spominjamo tistih najbolj legendarnih, »pravih« avtomobilskih motorjev. Med njimi zelo visoko mesto zaseda vrstni petvaljnik, ki bo očitno kmalu odpel svojo zadnjo arijo. Zagotovo bi bilo drugače, če bi namesto politikov in finančnikov o njem odločali inženirji.

Petvaljniki - Maratonec teče zadnji krog (foto: Audi) Audi
13. 7. 2022

Vrstni petvaljnik si je v svetu avtomobilov, v svetu tovornih in terenskih vozil, v svetu navtike in viličarjev ter celo na številnih drugih področjih več kot zasluženo priigral nepojmljivo slavo. Pravzaprav drugače sploh ne bi moglo biti, saj gre za koncept avtomobilskega motorja, ki je sposoben prevoziti več milijonov kilometrov dolge poti, ob tem pa prenesti nepredstavljivo široke razpone načina uporabe in moči, ki segajo vse od skromnih 50 kilovatov v svojih začetnih različicah pa vse do brutalnih 700 kilovatov (1000 »konjev«) in celo več v svetu resnega avtomobilskega tuninga. Pot do večne slave spominja na zgodbo kakšnega skoraj propadlega hollywoodskega igralca, ki je tik pred skokom z nebotičnika dobil tisto vlogo, ki ga je izstrelila med zvezde.

Preboj med avtomobilske zvezde je bil TEŽAK

Čeprav se danes to sliši nekoliko čudno, je bil pet­valjni avtomobilski motor zamišljen kot aplikacija za ekonomične avtomobile. Med prvimi, ki se je konec tridesetih let pričel ukvarjati s to zamislijo, je bil legendarni Henry Ford. Njegov koncept in prvi prototipni motorji so se izkazali za zelo učinkovite, uglajene in hkrati bistveno bolj zmogljive, kot so bili takratni štiri- in tudi šestvaljni motorji s podobnimi delovnimi prostorninami. Navkljub velikemu potencialu koncepta pa je Ford idejo zelo kmalu opustil, saj na drugi strani velike luže takrat enostavno ni bilo povpraševanja po kompaktnih in ekonomičnih avtomobilih.

Medtem ko se je Ford poigraval z idejo o petvaljnem bencinskem motorju, pa so v zibelki najboljše avtomobilske mehanike, v Italiji torej, razvili idejo o petvaljnem dizelskem motorju. Lancia je v začetku tridesetih let izdelovala lahka tovorna vozila z oznako 3RO, ki so jih sprva poganjali dvovaljni in trivaljni dizli, proti koncu desetletja pa so zaradi potreb vojske (svet se je takrat pripravljal na drugo svetovno vojno) oba motorja združili – in rodila se je legenda. Ta prvi »avtomobilski« dizelski motor se je v proizvodnji obdržal vse do sredine petdesetih let, kot optimalna pogonska aplikacija pa je svoje mesto našel tudi v navtiki in težki industriji za pogon različnih transportnih trakov in drugih sistemov.

Vseeno pa so od prvih Fordovih poskusov pa do preboja v svet osebnih avtomobilov morala preteči skoraj tri desetletja avtomobilskega razvoja. V sredini šestdesetih let se je z idejo zelo resno poigraval Rover, ki je prototip bencinskega petvaljnika z 2,5 litra delovne prostornine pripravil za model P6, s katerim so želeli konkurirati šestvaljnemu Triumphu 2000. Angleži, ki so takrat še sloveli po tem, da znajo izdelovati športne avtomobile, so se projekta petvaljnika morda lotili s preveliko žlico. Zadevo so namreč zakomplicirali do te mere, da so od projekta še pred začetkom serijske proizvodnje odstopili. Svojemu petvaljnemu bencinarju so namenili kombinacijo treh različno velikih uplinjačev in hitro je postalo jasno, da zadeva ne bo delovala tako »britansko« uglajeno, kot so si želeli. Zato so vse skupaj pospravili z delovnih pultov, v Roverja P6 pa vtaknili 3,5-litrski V8 in zgodbo zaključili.

Za odločilni odskok med avtomobilske zvezde so nato šele leta 1974 poskrbeli pri Mercedesu. Za projektom petvaljnega motorja je takrat stal Ferdinand Piech (vnuk Ferdinanda Porscheja), ki je bil v Stuttgartu zgolj na začasnem delu.

Motor, ki je preusmeril tok avtomobilskega razvoja

Čeprav Ferdinand Piech ni bil prvi, ki se je poigraval z idejo o petvaljnem motorju, pa lahko danes, po skoraj petdesetih letih, mirno zapišem, da je prav omenjeni gospod oče sodobnega avtomobilskega petvaljnega motorja. Bil je namreč prvi, ki je prepoznal prednosti tega koncepta. Pri tem mu je gotovo pomagalo tudi to, da ni bil samo vešč inženir, pač pa je bil dober tudi v številkah. Zavedal se je, da petvaljnik sicer ne bo tako uglajen kot veliki šestvaljni motorji, vseeno pa bo na tem področju neprimerljivo boljši od štirivaljnikov, še posebno tistih z veliko delovno prostornino. Čeravno petvaljnik ni uravnotežen tako idealno kot šestvaljnik, pa ima v smislu vibracij mnogo boljše izhodiščne postavke od vrstnega štirivaljnika. Delovni takti, ki trajajo pol vrtljaja glavne gredi, se prekrivajo na vsakih 36 stopinj, kar pomeni, da je v posameznem trenutku v mrtvi točki samo en bat (za razliko od štirivaljnika, pri katerem se v tem položaju znajdejo vsi bati naenkrat). Zato ta motor teče bistveno bolj mirno, zlasti kadar je to dizel s težkimi bati. Motor ima sicer precej močne tendence k zibanju vzdolž glavne gredi motorja, a so to pomanjkljivost zelo uspešno odpravili z vgradnjo nasproti vrteče se uravnoteževalne gredi.

Poleg tega so tovarniški ekonomisti potrdili, da dodajanje enega valja enake delovne prostornine ne bo bistveno povečalo stroškov proizvodnje. Že prvi testni kilometri so takrat vodilne Mercedesove može, ki so veljali za precej konzervativne, prepričali, da gre za motor prihodnosti. Njihov novi petvaljni dizel je kmalu zatem debitiral v modelu W115. Začelo se je novo poglavje avtomobilske zgodovine. Ravno iz tega motorja so se namreč kasneje razvili prvi sodobni turbodizelski motorji, ki so sprva predstavljali odgovor na svetovno naftno krizo, pozneje pa postali »must have« mnogih avtomobilskih proizvajalcev.

Vzpon in prevlada petvaljnika sta POSTALA NEUSTAVLJIVI SILI – rodila se je kratica TDI

Čim je svojo Mercedesovo haljo obesil na obešalnik, se je Ferdinand Piech pridružil koncernu Volkswagen. V Wolfsburg ni prinesel samo odlične reference, pač pa tudi idejo in nabor potencialnih izboljšav in nadgradenj. Z ozirom na to, da je Mercedesova ponudba petvaljnikov obsegala samo dizelske motorje, so se pri Volkswagnu odločili, da bodo poskusili z bencinarji. Že leta 1976 je Audi predstavil model z oznako 100 5E, nekaj let zatem pa je sledila turbo različica z oznako 5T. Ta je bila tako zmogljiva, da so modeli s tem motorjem nosili oznako 200 in seveda Quattro.

Petvaljnik je kmalu postal sinonim visokega dela srednjega avtomobilskega razreda, kljub temu pa sta bila do konca osemdesetih let Mercedes in Volkswagen edina proizvajalca, ki sta imela v svoji ponudbi petvaljne motorje. Naj vas ne zavede, če boste kje zasledili še kakšen avtomobil iz tistega časa s petvaljnim motorjem, saj gre najverjetneje za aplikacijo, ki jo je drugim znamkam posodil eden ali drugi.

Dve najbolj prelomni leti, ki sta zaslužni za vzpon petvaljnika, sta leti 1978 in 1989. Leta 1978 je Mercedes prvič predstavil svoj legendarni turbodizelski motor, leta 1989 pa je Audi svetu predstavil verjetno najbolj prepoznavno avtomobilsko kratico – TDI. No, morda si Audi res lasti pravico do uporabe te kratice, ki je spremenila avtomobilski svet, a ideja o neposrednem vbrizgu goriva pri turbodizelskem motorju vendarle prihaja iz Meke avtomobilske mehanike. Iz Italije, seveda. Fiat je koncept neposrednega vbrizga goriva uporabil že leta 1986 pri modelu Croma.

Devetdeseta – »babyboom« za petvaljne motorje

Kot rečeno – Mercedes in VW sta bila do konca osemdesetih let edina ponudnika petvaljnih dizelskih in bencinskih avtomobilskih motorjev, v začetku devetdesetih pa so se jima pridružili številni drugi.

Med njimi se je prva opogumila Honda, ki je petvaljnike vgrajevala samo za vozila domačega in ameriškega tržišča, kmalu zatem pa so sledili še Volvo, Fiat, VM Motori, Rover Group, Ford, GM in verjetno še kakšen drug proizvajalec. V vsem tem času so proizvajalci v svojih avtomobilih ponudili nešteto različic petvaljnega motorja z delovnimi prostorninami od 1,9 pa vse do 3,5 litra, glavnina ponudbe pa je bila seveda skoncentrirana okrog vrednosti, ki v svetu inženirjev veljajo za optimalne. Glede na termične lastnosti, maso batov, maso motornih blokov in učinkovitost je do nedavnega namreč veljalo, da je približno pol litra delovne prostornine na vsak valj optimalna rešitev. Torej, dva in pol litra delovne prostornine, okrog 110 dizelskih kilovatov (150 »konjev«) in okrog 150 bencinskih kilovatov (200 »konjev«) so vrednosti, ki v svetu petvaljnih motorjev predstavljajo recept za trajnost, če ne celo večnost.

Prednosti, ki jih je tako za proizvajalce kot kupce predstavljal petvaljni motor, so bile v primerjavi z manjšimi štirivaljniki in večjimi šestvaljniki tako izrazite, da so si pri Volkswagnu ta motor na vsak način želeli vgraditi tudi v svoje najbolj priljubljene modele. A zaradi prostorske stiske v takratnih generacijah Golfa, Beetla in Passata povsem klasičen vrstni petvaljnik vendarle ni imel dovolj prostora, hkrati pa možnost, da bi mu bistveno zmanjšali delovno prostornino in ga tako dimenzijsko zmanjšali, ni prišla v poštev. Tako so Volkswagnovi inženirji rešitev našli v svojem motorju VR6, ki so ga »skrajšali« za en valj. Pri motorju VR gre za nekakšen hibrid med vrstnim in V-motorjem, pri katerem so valji pod kotom 15 stopinj v istem bloku razporejeni v t. i. cikcak zaporedju. Četudi gre v tem primeru za zelo kultiviran, trajen in zanesljiv motor s spodobnimi zmogljivostmi, pa v tej različici pravega razcveta ni uspel doživeti, saj se je takrat že vse bolj intenzivno razmišljalo o t. i. downsizingu, torej o prostorninsko manjših, prisilno polnjenih turbomotorjih.

Slovo petvaljnika je blizu, inženirji se s tem gotovo ne strinjajo

Vsega dobrega je enkrat konec in, kot kaže, to velja tudi za petvaljni avtomobilski motor. O razlogih, zakaj je temu tako, verjetno dovolj zgovorno govorita samo dve besedi. Ekologija in ekonomija. Obe sta namreč med seboj tesno povezani, na koncu pa ima več glasovalne moči vendarle druga. Inženirji namreč zelo cenijo vse dobre lastnosti koncepta petvaljnega motorja in prav gotovo še niso izčrpali vseh idej in znanja, da bi lahko ugodili zahtevam ekologije, a dejstvo je, da v času, ko se avtomobilski motorji vse bolj gradijo na osnovi modularne gradnje, petvaljnik s stališča ekonomije predstavlja odklon. Škoda, saj bi ga kupci gotovo radi izbrali, pa bi bil nekoliko dražji.

Danes je petvaljni motor na voljo le še pri zelo redkih avtomobilih. Pri nas v Evropi so to najbolj športne različice avtomobilov iz koncerna VW (Audi RS3, Cupra Formentor VZ5 ...), Fordov Ranger in redki modeli, ki jih poganja GM-ov motor iz serije Atlas ali Vortec (predvsem ameriška vozila). A

Besedilo: Matjaž Tomažič · Foto: Arhiv, Tovarne

Infoboxes

1974 – Mercedes W115 240d

Prvi velikoserijski avtomobil, ki ga je poganjal vrstni petvaljnik, se je svetu predstavil tudi kot avtomobil nove generacije. Konstrukcijske rešitve so na področju varnosti, vodljivosti, voznih lastnosti in udobja znamko Mercedes iz tiste bolj konzervativne izstrelile med tiste, ki postavljajo standarde. Med vozniki in lastniki tega avtomobila so krožile šale o tem, da je motor po prvem milijonu kilometrov ravno prav utečen in se ga lahko začne priganjati.


1976 – Audi 100 5E

Druga generacija modela 100 (C2) je model, s katerim je Audi začel uresničevati svoj znameniti slogan Vorsprung durch Technik ('Prednost je v tehniki'). V tistem času še niso razmišljali o kakšni drugi karoserijski različici kot o limuzini in kombilimuzini, kljub temu pa je model 100 postal prvi Audi, ki so ga izdelali v več kot milijon primerkih. Kadar je bil vanj vgrajen petvaljnik, se je oznaki 5 lahko pridružila oznaka E (Einspritz – vbrizg goriva), T (Turbo) in D (Diesel).


80. – Audi Quattro

Ikona osemdesetih let, ki se je proslavila s številnimi zmagami na relijih. Njegov uspeh se v veliki meri pripisuje štirikolesnemu pogonu, dejstvo pa je, da je veliko vlogo odigral tudi bencinski petvaljnik, ki je že v civilni različici razvil 200 »konjev«, dirkaške izvedbe pa so znale postreči s številkami, ki so še danes več kot impresivne.


1989 – Audi 100 TDI

Tretja generacija modela 100 je sicer debitirala že leta 1982, tik pred odhodom v pokoj pa poskrbela za enega izmed največjih preobratov v zgodovini avtomobilske industrije. Poslovil se je namreč s petvaljnim TDI-jem v nosu. Saj veste, to je tisti motor, ki je spreobrnil celo najbolj zaprisežene ljubitelje velikih bencinarjev.


1990 – Volkswagen T4

Bencinski in dizelski petvaljnik je svojo vlogo dobro odigral tudi v Transporterju, Caravelli in Multivanu. Zmogljivosti so bile v praksi skorajda enake tistim, ki jih zagotavljal motor VR6, ki se je v tej karoseriji pojavil v letu 1996. Predvsem pa se je ta motor odlično izkazal v kombinaciji s štirikolesnim pogonom Synchro, zato je postal del skoraj vsake policijske, gasilske in reševalne flote. Na seznamu petvaljnih legend si ta »kombi« mesto zasluži predvsem zato, ker je zmogljivosti in vozne lastnosti praktično izenačil z osebnimi avtomobili.


1991 – Volvo 850

»Ko vas je sin prosil, da bi ga peljali z raketo, ste mu rekli, da je to prenevarno. Novi Volvo 850. Le kaj mu boste rekli zdaj?«

Tako se je glasil reklamni slogan, ko je Volvo predstavil svojega 850 T5R, ki je bil nekaj časa tudi najhitrejši karavan na planetu. Bil je tako hiter, da so z njim celo tekmovali v prvenstvu touring avtomobilov. Prav vse modele Volva 850 je poganjal petvaljnik; bencinskega je Volvo razvil sam, dizla je posodil Audi.


1994 – Lancia Kappa

Lancia Kappa je bil prvi avtomobil, v katerega je koncern Fiat vgradil novo generacijo petvaljnega motorja, ki je hitro postal sinonim za odlične zmogljivosti in brutalno moč. Z dvema litroma prostornine je bil tudi eden izmed manjših, majhen pa je bil zaradi italijanske davčne politike. Italijanski trg je bil tako močan, da se je temu prilagodil celo Volvo, ki je prav zaradi italijanskega trga zmanjšal prostornino svojega petvaljnika.


1994 – Audi RS2 Avant

Ko so po 2,2-litrskem petvaljniku pobrkljali Porschejevi inženirji, so iz njega brez težav izvlekli kar 315 »konjev«. To je bilo takrat dovolj, da so morali zamenjati tudi del podvozja in posoditi zavorni sistem, ki ga je sicer izdeloval Brembo. Sestavljali so ga v Porschejevi tovarni v mestu Zuffenhausen, kjer se je po koncu pogodbe o izdelavi prestižnega Mercedesa 500E sprostila ena proizvodna linija. Pomemben je zato, ker se je Audi zaradi tega modela opogumil in začel ponujati tudi velike limuzine, denimo model 100 S4 in A6, z dirkaškimi voznimi lastnostmi. Kar je sledilo, je zaznamovalo avtomobilizem. Izdelanih je bilo 2.891 karavanov, zato je danes to zelo redek avtomobil. Če slučajno kdaj naletite na limuzino z oznako S2, pa brž prodajte prikolico na morju, saj ste našli sveti gral, ki je bil izdelan v samo 306 primerkih.


1997 – Alfa Romeo 156

Ne le da je Alfa Romeo 156 eden izmed najlepših avtomobilov vseh časov, poganjal jo je lahko tudi odlični 2,4-litrski JTD, ki se je izkazal kot vzdržljiv, zmogljiv in ekonomičen motor. V času, ko je bilo okoli 130 »konjev« pri avtomobilih dober podatek, je ta motor v navtiki brez težav dosegal moč približno 200200 »konjev«. Motor se je vgrajeval tudi v modele 166, Lancia Kappa, Fiat Marea, Lancia Lybra in druge.


1998 – Mercedes ML

Po zaslugi tega avtomobila se je tudi v Evropi razvil kult SUV-jev. Če so bili do njegovega prihoda na trg tako veliki SUV-ji z bencinskimi motorji preveč potratni, je Mercedes s svojim petvaljnim dizlom ta segment tako zelo približal evropskim kupcem, da je trg teh vozil dobesedno eksplodiral. Model z oznako 270 CDI je še danes zelo pogosto »heavy duty« vlečno vozilo, zlasti pri voznikih, ki prihajajo iz vzhodnih evropskih držav. Ta Mercedes je bil izdelan z namenom, da bi postal naslednik razreda G, vendar so se stvari obrnile precej drugače.