Dalej na nafcie, czy na benzynie?

nafta_benzyna_m

Rysunek z książki „Benzyny samochodowe i lotnicze”.

 

Jakiś czas temu przeczytałem książkę Benzyny samochodowe i lotnicze. Autorzy książki to Czesław Kaczmarski i Jan Karczmarski (Kaczmarski?), książka została wydana w 1959 roku przez Wydawnictwo Komunikacyjne. W książce tej poruszono pewne, dość interesujące, zagadnienie. Zagadnienie to brzmi: czy większy zasięg będzie mieć samolot napędzany benzyną, czy może samolot napędzany naftą?

Przyjmijmy że mamy dwa takie same samoloty, napędzane takim samym silnikiem. Załóżmy że silnik w obu samolotach jest tak samo wyregulowany. Przyjmijmy też że ów silnik może pracować zarówno na benzynie, jak i na nafcie. Który z samolotów będzie mieć większy zasięg, przy takich wstępnych założeniach? Otóż okazuje się że to zależy.

Najpierw rozpatrzmy przypadek w którym oba samoloty mają w zbiornikach po 500 kilogramów paliwa. Przy takim założeniu, należy brać pod uwagę wagową wartość opałową obu paliw. Zgodnie ze wspomnianą książką, wagowa wartość opałowa benzyny wynosi 10 600 kcal/kg (kilokalorii na kilogram), a wartość opałowa nafty 10 200 kcal/kg. Czyli benzyna ma około 3,9% większą wagową wartość opałową od nafty. Oznacza to że w rozpatrywanym przypadku, samolot napędzany benzyną, będzie mieć około 3,9% większy zasięg, od samolotu napędzanego naftą.

Czy to oznacza że przy wstępnych założeniach (dwa takie same samoloty, taki sam silnik w obu samolotach) samolot napędzany benzyną będzie mieć zawsze większy zasięg od samolotu napędzanego naftą? Otóż nie. Rozpatrzmy teraz sytuację w której oba samoloty tankujemy do pełna, z czego jeden samolot benzyną, a drugi naftą. Załóżmy też że zbiorniki paliwa w obu samolotach mają taką samą pojemność (dajmy na to, że mieszczą maksymalnie 1000 litrów paliwa). W takim przypadku istotna jest nie wagowa wartość opałowa obu paliw, lecz ich objętościowa wartość opałowa.

Policzmy więc objętościową wartość opałową benzyny i nafty. Zgodnie ze wspomnianą na początku wpisu książką, masa litra benzyny wynosi 0,730 kg, a masa litra nafty 0,830 kg (nafta ma większą gęstość od benzyny). Tym samym objętościową wartość opałową benzyny można wyliczyć stosując następujące równanie: 10 600 kcal/kg x 0,730 kg = 7738 kcal/l (kcal/l oznacza kilokalorii na litr). Teraz równanie dzięki któremu można wyliczyć objętościową wartość opałową nafty: 10 200 kcal/kg x 0,830 kg = 8466 kcal/l. Wychodzi więc na to że objętościowa wartość opałowa nafty jest o około 9% większa względem objętościowej wartości opałowej benzyny. Tak więc w rozpatrywanym przypadku (jeden samolot zatankowany do pełna benzyną, drugi zatankowany do pełna naftą, oba samoloty mają zbiorniki paliwa o takiej samej objętości) zasięg samolotu napędzanego naftą będzie o około 9% większy względem zasięgu samolotu napędzanego benzyną.

Ujmując to innymi słowami, nafta ma większą objętościową wartość opałową od benzyny, bowiem większa gęstość nafty równoważy z nawiązką jej (nafty) mniejszą wagową wartość opałową.

Dodam że powyższe rozważania zawierają pewne uproszczenia- przykładowo, nie brano w nich pod uwagę tego że samolot zatankowany 1000 litrami nafty będzie cięższy od samolotu zatankowanego 1000 litrami benzyny, a przecież większa masa samolotu (bądź innego pojazdu) powinna mieć negatywny wpływ na jego zasięg.

 

Reklamy
Dalej na nafcie, czy na benzynie?

Silniki chłodzone powietrzem a moc wentylatora

Dzisiejszy wpis poświęcony będzie mocy pobieranej przez wentylator w pojazdach z silnikiem chłodzonym powietrzem. Otóż zdarzało mi się spotkać z opinią według której w samochodach i czołgach z silnikiem chłodzonym powietrzem wentylator zapewniający dopływ powietrza chłodzącego pobiera więcej mocy od analogicznego wentylatora stosowanego w pojazdach z silnikiem chłodzonym cieczą. Aby sprawdzić czy ta opinia ma coś wspólnego z rzeczywistością, postanowiłem zajrzeć do mądrych książek. Pierwsza książka to Chłodzenie powietrzne silników spalinowych napisana przez Mieczysława Chwieja i Józefa Paciorskowskiego. Książka została wydana w 1961. Poniżej cytat z tej książki:

 Przy chłodzeniu wodnym ilość powietrza potrzebnego do chłodzenia jest większa, gdyż rozporządzamy mniejszym spadkiem temperatury, niż przy chłodzeniu powietrznym. Stąd moc pobierana przez wentylator silnika chłodzonego powietrzem jest mniejsza, niż zapotrzebowanie jej dla układu silników chłodzonych wodą. Jednak przy chłodzeniu powietrznym stosuje się znacznie wyższe ciśnienia i szybkości powietrza niż przy chłodzeniu wodnym i dla uniknięcia dużych strat mocy na napęd wentylatora musi on być bardzo starannie zaprojektowany i wykonany. (cytat ze strony 13)

 

Powyższy cytat wskazuje że opinia z którą miałem do czynienia nie jest zgodna z rzeczywistością. Zgodnie z powyższym cytatem jest wręcz przeciwnie, to wentylator zapewniający powietrze chłodzące w silniku chłodzonym cieczą pobiera więcej mocy. No, ale to tylko jedna książka. Zajrzyjmy więc do kolejnej mądrej książki. Tym razem książka nosi tytuł Silniki chłodzone powietrzem, a jej polska wersja została wydana w 1963 roku. Oryginalna, czechosłowacka wersja, została wydana w 1960 roku pod tytułem Vzduchem chlazené vozidlové motory. Autor to Julius Mackerle. Poniżej cytaty z tej książki:

 Również motocykle mają dziś prawie wyłącznie silniki chłodzone powietrzem; podobnie jak w samolotach ilość powietrza opływająca podczas jazdy jest wystarczająca do chłodzenia silnika, bez potrzeby stosowania specjalnego wentylatora. W niektórych tylko silnikach lotniczych, zwłaszcza na helikopterach używane są do chłodzenia dodatkowe dmuchawy. (cytat ze strony 9)

 

 Mniejsza ilość chłodzącego powietrza. Ze względu na większy spadek temperatury, każdy kilogram chłodzącego powietrza może odprowadzić większą ilość ciepła i dlatego do bezpośredniego chłodzenia cylindrów powietrzem zużyje się mniejszą ilość powietrza niż w silnikach chłodzonych wodą. Dobry silnik chłodzony powietrzem potrzebuje do chłodzenia tylko połowę tej ilości powietrza jakiej wymaga silnik chłodzony wodą o tej samej mocy. Wobec tego wymiary kanałów i otworów na powietrze mogą być małe, co jest szczególnie cenną zaletą w pojazdach pancernych. (cytat ze strony 13)

 

 Dobry silnik powinien jak najmniej zużywać mocy do chłodzenia. Moc ta zależy od wymaganej ilości i ciśnienia chłodzącego powietrza, od sprawności wentylatora i od stanu przewodów powietrza.

 Przejście ciepła z ciała stałego do powietrza zawsze wymaga pewnej mocy, która musi pozwolić przynajmniej na pokonanie oporu tarcia powierzchniowego. Moc  ta nie byłaby potrzebna jedynie wówczas, gdyby do odprowadzania ciepła do otoczenia użyto powierzchni nadwozia tak, że tarcie powierzchniowe w tym przypadku okazało by się częścią oporu powietrza nadwozia. Jednak sposób taki jest niepraktyczny i skomplikowany, i w samochodach dotychczas nie stosowany; użyto go natomiast w niektórych samolotach wyczynowych z silnikami chłodzonymi wodą, gdzie powierzchnie skrzydeł stanowią chłodnice wody.

chlodzenie_moc_1

 Minimalną moc potrzebną do chłodzenia można więc obliczyć z tarcia powierzchniowego, potrzebnego do odprowadzenia ciepła. Jeżeli na przykład trzeba chłodzić silnik o mocy 100 KM przy szybkości pojazdu 80 km/godz, to pozostałe warunki odpowiadać będą danym, wymienionym w tablicy 15. (chodzi o powyższą tablicę oznaczoną numerem 5, po prostu w numeracji tablic występuje błąd i tablica numer 15 została oznaczona cyfrą 5- przypis autora bloga)

 Jeżeli założyć, że powierzchniowy współczynnik przejście q ma przy prędkości 80 km/godz wartość 100 kcal/m²h °C, to przy różnicy temperatur 60 °C będzie potrzeba co najmniej 1,97% efektywnej mocy Ne do pokonania tarcia powierzchniowego. Przy spadku temperatury 120 °C potrzebna moc zmniejszyła by się do 0,74% Ne . Jednakże ten idealny przypadek nigdy nie występuje. (cytat ze strony 113)

 

 Przy konstruowaniu silnika należy wybrać kompromis pomiędzy rozstawem cylindrów (ciężarem silnika) i mocą użytą do chłodzenia. Moc potrzebna do chłodzenia (moc napędu wentylatora) wyraża się wzorem:

chlodzenie_moc_2

 Ze wzoru wynika, że powinno się operować małą ilością powietrza i niskim ciśnieniem. Jednakże mała ilość powietrza wymaga  wysokiego ciśnienia. W takim przypadku trzeba więc  zapobiec jakimkolwiek stratom powietrza przez stosowanie szczelnej obudowy.

 W silnikach o bardzo dużej mocy z cylindrami o dużej średnicy trzeba stosować gęsto użebrowanie o dużym współczynniku U. Konieczność wysokiego ciśnienia tłumaczy się tym, że powierzchnia przelotowa pomiędzy żebrami jest mała i chociaż jednostkowa ilość powietrza (kg/KMh) jest mała- bezwzględna ilość powietrza jest duża i dlatego ciśnienie powinno wynosić 200 do 400 mm słupa wody. W silnikach lotniczych ciśnienie dynamiczne często już nie wystarcza  musi być użyty wentylator.

 W silnikach trakcyjnych, które mają niewielkie wymiary cylindrów i stosunek powierzchni chłodzącej do objętości skokowej dość korzystny, wystarczające jest ciśnienie 100 do 150 mm słupa wody. W małych cylindrach droga przepływu między żebrami jest krótsza i wobec tego opór powietrza mniejszy. Jeżeli okaże się, że ciśnienie chłodzącego powietrza jest większe niż 200 mm słupa wody, to wskazane jest przekonstruować silnik. Dobry silnik chłodzony powietrzem nie powinien na chłodzenie zużywać więcej niż 6 do 8% Ne (Ne to moc efektywna silnika- przypis autora bloga).

chlodzenie_moc_3

 W tablicy 20 podana jest moc potrzebna do chłodzenia w niektórych silnikach. W jednocylindrowych silnikach motocyklowych jest dość miejsca na użebrowanie i wystarcza ciśnienie dynamiczne powietrza wytworzone podczas jazdy. W małych silnikach rowerowych, mających szczególnie korzystny stosunek powierzchni chłodzonej do objętości cylindra, wystarczające jest ciśnienie około 15 mm słupa wody, co odpowiada szybkości 18 km/godz. (dodam że w tablicy 20 silnik oznaczony jako V 2 w czołgu to radziecki czołgowy silnik W-2 stosowany między innymi w czołgu średnim T-34 z okresu IIwś- przypis autora bloga)

chlodzenie_moc_4

 Jeżeli przewiduje się małą moc do chłodzenia, to trzeba przyjąć również małe ciśnienie powietrza. Moc oddawana na chłodzenie rośnie z 2,75 do 2,9 potęgą szybkości przepływu powietrza. Z rysunku 76 widać, że (pomijając ciężar żeber) przy idealnych żebrach aluminiowych i przy ciśnieniu powietrza 100 mm słupa wody można osiągnąć oszczędność mocy około 60% w porównaniu z ciśnieniem 300 mm sł. wody.

 Ze względu na rozstaw cylindrów i na niemożność umieszczenia drastycznie dużych żeber na jednostce zewnętrznej powierzchni cylindra, nie można przyjąć dowolnie niskiego ciśnienia powietrza. Jeżeli zastosować cylindry nieosłonięte, to wykorzystanie powietrza jest niedostateczne (z powodu słabego ogrzania) i dlatego potrzebna będzie duża ilość powietrza, czyli również przy małym ciśnieniu zapotrzebowanie mocy będzie duże.

 Przy małym jednostkowym przechodzeniu ciepła z komory sprężania i przy gęstym żebrowaniu, wystarczy do chłodzenia bardzo mała ilość powietrza. Na rysunku 91 podane są wyniki pomiarów przeprowadzonych przez Löhnera na silniku z doładowaniem, chłodzonym powietrzem. Wyniki te wskazują że przy dużych mocach jednostkowych można ochłodzić cylinder przy ciśnieniu 150 mm słupa wody, zużywając 14 kg/KMh powietrza, co odpowiada mocy chłodzenia rzędu 1% Ne .

chlodzenie_moc_5

 Moc potrzebna do chłodzenia w dużej mierze zależy też od tego, jaka jest dopuszczalna temperatura cylindra. Do obniżenia temperatury z 200 °C do 180 °C (10%), wzrośnie moc potrzebna do chłodzenia 1,5-krotnie. W zakresie wysokich temperatur przyrost ten jest większy niż w niższych temperaturach. Stosując użebrowanie z materiału o dobrej przewodności cieplnej można wydatnie zmniejszyć moc zużywaną do chłodzenia. W tym kierunku dokonane zostały daleko idące badania na cylindrze silnika lotniczego Ranger. Ponieważ w tym przypadku chodzi o silnik rzędowy o małej średnicy cylindra, więc wyniki tych badań mogą być interesujące i dla konstruktora samochodu. (cytaty pochodzą ze stron 137, 138, 139 i 140)

chlodzenie_moc_6

 

Powyższe cytaty to kolejna wskazówka na to że przynajmniej w latach 60. uważano że wentylator zapewniający dopływ powietrza chłodzącego do silnika chłodzonego cieczą pobiera więcej mocy od wentylatora zapewniającego dopływ powietrza chłodzącego do silnika chłodzonego powietrzem. Na koniec zaznaczę że to ile mocy wentylator pobiera przeciętnie podczas jazdy zależne jest między innymi od tego jak długo wentylator pracuje. Przykładowo, przy silniku chłodzonym cieczą, wentylator zapewniający dopływ powietrza chłodzącego nie musi pracować zbyt często, zakładając że dany pojazd ma system napędu wentylatora skonstruowany tak, aby wentylator pracował jedynie wtedy kiedy musi, a nie cały czas. Poniżej cytat z książki Chłodzenie cieczą silników pojazdów mechanicznych. Książka pochodzi z 1961 roku i została napisana przez Zbigniewa Szleszyńskiego:

 Włączanie wentylatora tylko w określonych okresach czasu  pozwala na znaczną oszczędność mocy traconej na napęd wentylatora. Jak wykazały próby, w ustalonych warunkach eksploatacji silnika wykresy pracy wentylatora stanowią tylko 5… 8% okresów pracy silnika.

 Wpływ temperatury otoczenia a okresy włączenia wentylatora silnika w nieustalonych warunkach eksploatacji przedstawiono na rysunku 5.10

chlodzenie_moc_7

 Zaoszczędzona moc silnika pozwala na zwiększenie zrywności pojazdu, podwyższenie prędkości maksymalnej lub na napęd dodatkowych urządzeń pomocniczych.

Jeżeli warunki eksploatacji się nie zmieniają, oszczędności na mocy traconej na napęd wentylatora zmniejszają zużycie paliwa o 3… 10%. (cytat ze strony 100)

 

Być może to że obecnie pojazdy wyposażone w silniki chłodzone cieczą znacznie częściej mają układ napędu wentylatora opracowany tak, aby wentylator pracował jedynie wtedy kiedy jest to potrzebne, a nie cały czas, względem tego jak często taki układ napędu wentylatora stosowano w silnikach chłodzonych cieczą z lat 60., zmieniło postrzeganie tego jak dużo mocy potrzebuje wentylator w silniku chłodzonym cieczą, a jak dużo w silniku chłodzonym powietrzem. A być może nie, być może i dzisiaj, przy współczesnych systemach sterowania pracą wentylatora, to wentylator w silniku chłodzonym cieczą pobiera więcej mocy niż w silniku chłodzonym powietrzem, tym bardziej że nowoczesne systemy sterowania pracą wentylatora można zastosować również w silniku chłodzonym powietrzem.

Silniki chłodzone powietrzem a moc wentylatora

Usuwanie ogranicznika obrotów silnika W-2

Czytając o radzieckim czołgu średnim T-34 z okresu drugiej wojny światowej, dość często spotykałem się z tezą, że w wersjach tego wozu z czterobiegową skrzynią biegów z przsuwnymi kołami zębatymi, problemy ze zmianą biegów prowadziły do tego, że jeżdżono głównie na drugim biegu. Jednocześnie aby wóz był w stanie osiągnąć dość dużą prędkość przy wykorzystaniu jedynie drugiego biegu, podobno w polu bądź w warsztatach naprawczych usuwano ogranicznik prędkości obrotowej silnika. Dzisiejszy wpis poświęcony będzie rzekomemu usuwaniu ogranicznika prędkości obrotowej silnika w czołgu T-34. Otóż zastosowany w czołgu T-34 wysokoprężny silnik W-2 wyposażony był w wielozakresowy regulator prędkości obrotowej. Urządzenie to zapewniało trzymanie obrotów biegu jałowego przez silnik, uniemożliwiało przekroczenie znamionowej prędkości obrotowej, a jednocześnie to ono sterowało pompą wtryskową silnika, również w sytuacji kiedy silnik pracował na obrotach większych od obrotów biegu jałowego, a mniejszych od obrotów znamionowych. Ogólnie rzecz biorąc, kierowca czołgu T-34 przy pomocy pedału gazu sterował wielozakresowym regulatorem prędkości obrotowej silnika, a dopiero regulator prędkości obrotowej silnika sterował pompą wtryskową silnika. Wielozakresowy regulator prędkości obrotowej silnika W-2 nosił oznaczenie NRK-4 i bazował na podobnych urządzeniach opracowanych w firmie Junkers. Wracając do opisanego na początku wpisu zagadnienia, czy w przypadku silnika W-2 praktykowano usuwanie ogranicznika prędkości obrotowej? Cóż, jeśli pod pojęciem ogranicznik prędkości obrotowej rozumieć wielozakresowy regulator prędkości obrotowej, to według mnie nie robiono tego. Gdyby usunąć wielozakresowy regulator prędkości obrotowej silnika W-2, to silnik ten, zamiast trzymać obroty biegu jałowego, najpewniej gasł by po zdjęciu nogi z pedału gazu, co znacznie utrudniło by jazdę czołgiem T-34. Jednocześnie przy usunięciu wielozakresowego regulatora prędkości obrotowej silnika, należało by zmodyfikować sposób sterowania pompą wtryskową na sterowanie bezpośrednio przy pomocy pedału gazu, bowiem jak już wcześniej napisałem, oryginalnie pedał gazu sterował regulatorem prędkości obrotowej, a dopiero regulator sterował pompą wtryskową. Mam wątpliwości co do możliwości wykonania takiej modyfikacji poza zakładem produkującym czołgi, mam też wątpliwości co do celowości takiej modyfikacji (bardzo przydatne jest w mojej ocenie trzymanie obrotów biegu jałowego przez silnik po zdjęciu nogi z pedału gazu). Jeśli poza zakładem produkującym czołgi robiono coś z regulatorem prędkości obrotowej silnika, to jestem skłonny postawić tezę że nie było to usuwanie regulatora, lecz odpowiednie go regulowanie, aby silnik był w stanie osiągnąć wyższą prędkość obrotową od znamionowej. Na zakończenie dodam że informacje dotyczące zastosowanego w silniku W-2 regulatora prędkości obrotowej silnika pochodzą z książki „Automatyczna regulacja silników spalinowych”. Jest to polskie wydanie radzieckiej książki „Awtomaticzieskoje Riegułirowannije Dwigatiełiej” (Aвтоматическoе регулирование двигателей). Autorem książki jest W. I. Krutow (В. И. Крутов). Radzieckie wydanie pochodzi z 1958 roku, polskie z 1960 roku, tym samym jest to książka napisan w czasach kiedy napędzany silnikiem W-2 czołg T-34/85 nie był jeszcze zabytkiem który można zobaczyć głównie w muzeach. Przy czym znaczna większość czołgów T-34/85 miała pięciobiegową skrzynię biegów z kołami zębatymi o stałym zazębieniu, w której biegi włączano przy pomocy sprzęgieł skrzyni biegów, tym samym w przypadku skrzyni tej, mimo braku synchronizatorów, zmiana biegów była łatwiejsza względem stosowanej wcześniej czterobiegowej skrzyni biegów z przesuwnymi kołami zębatymi (wcześniej stosowana skrzynia czterobiegowa, podobnie jak inne skrzynie biegów z przesuwnymi kołami zębatymi, również synchronizatorów nie miała). Zaznaczę również że sprzęgieł skrzyni biegów nie należy mylić ze sprzęgłem głównym i sprzęgłami bocznymi czołgu.

Usuwanie ogranicznika obrotów silnika W-2

Sposób umieszczenia silnika w czołgu T-34

t-34_naped_tyl

Powyższa grafika przedstawia rozmieszczenie elementów układu napędowego we wnętrzu czołgu T-34/85 (elementy te rozmieszczone są tak samo jak w czołgu T-34/76). Rysunek pierwszy od góry (oznaczony cyfrą 1) przedstawia czołg T-34/85 z tyłem kadłuba ukształtowanym tak jak w rzeczywistym czołgu T-34/85. Rysunek drugi od góry (oznaczony cyfrą 2) przedstawia czołg T-34/85 z całkowicie pionowym tylnym pancerzem kadłuba i jednocześnie z kadłubem o takiej samej długości całkowitej jak w wozie rzeczywistym. Rysunek trzeci od góry (oznaczony cyfrą 3) przedstawia czołg T-34/85 ze standardową tylną dolną płytą pancerną kadłuba, pionową tylną górną płytą pancerną kadłuba, a jednocześnie z kadłubem o takiej samej długości jak w wozie rzeczywistym. Jak widać na rysunku numer 2, w przypadku czołgu T-34 zastosowanie całkowicie pionowego tylnego pancerza kadłuba, bez zastosowania wydłużonego kadłuba (długość całkowita), umożliwia jedynie nieznaczne, wręcz nieistotne przesunięcie układu napędowego do tyłu. Jednocześnie jak widać na rysunku numer 3, w przypadku czołgu T-34 zastosowanie pionowej tylnej górnej płyty pancernej kadłuba nie umożliwia jakiegokolwiek przesunięcia układu napędowego do tyłu, zakładając zastosowanie kadłuba charakteryzującego się standardową długością całkowitą i standardową tylną dolną płytą pancerną.

 

 

Wielokrotnie czytając internetowe dyskusje często spotykałem się z opiniami zgodnie z którymi pochyły pancerz tylnej części kadłuba radzieckiego drugowojennego czołgu średniego T-34 powodował konieczność przesunięcia silnika do przodu, tym samym konieczność przesunięcia do przodu pierścienia oporowego wieży, co skutkowało przesunięciem wieży do przodu. Wieża przesunięta do przodu powodowała natomiast to że czołg T-34 był ciężki na dziób, co utrudniało pogrubienie przodu kadłuba. Dodatkowo przesunięty do przodu pierścień oporowy wieży, w połączeniu z mocno nachyloną przednią górną płytą pancerną kadłuba, powodował że ta część dachu kadłuba która znajdowała się przed pierścieniem oporowym wieży była bardzo krótka, stąd też na dachu kadłuba nie było miejsca które dało by się wygospodarować na właz kierowcy. Z tego też względu właz kierowcy znajdował się na przedniej górnej płycie pancernej kadłuba, która jest mocno narażona na ostrzał przeciwnika. Jednak czy aby na pewno pochyły tylny pancerz kadłuba czołgu T-34 powodował istotne przesunięcie silnika do przodu? Otóż w mojej ocenie nie. Było by tak, gdyby tylną górną płytą kadłuba a tylną dolną płytą kadłuba znajdowała się pusta przestrzeń, ewentualnie gdyby w tym miejscu znajdowały się takie elementy czołgu, które można by łatwo przenieść w inne miejsca czołgu. Jednak w czołgu T-34 pomiędzy tylną górną płytą kadłuba a tylną dolną płytą kadłuba znajdowały się istotne elementy układu przeniesienia napędu, których nie można było przenieść w inne miejsca czołgu. Ogólnie rzecz biorąc, układ napędowy czołgu T-34 był cofnięty praktycznie tak bardzo jak to było możliwe przy takiej długości kadłuba jaką charakteryzował się T-34. Napisałem praktycznie, bowiem patrząc na niektóre przekroje czołgu T-34 mam wrażenie że przy takiej samej całkowitej długości kadłuba, a jednocześnie przy całkowicie pionowym pancerzu tylnym, być może dało by się cofnąć układ napędowy o kilkanaście centymetrów. Jednak aby tego dokonać należało by najpewniej cofnąć również koła napędowe wozu, a na dodatek cofnięcie układu napędowego o kilkanaście centymetrów w czołgu którego kadłub miał około 6 metrów długości, to w mojej ocenie żadna istotna zmiana. Bez wydłużenia kadłuba (biorąc pod uwagę długość całkowitą) i przy całkowicie pionowym pancerzu tylnym być może dało by się cofnąć układ napędowy o kilkanaście centymetrów, a być może nie, w końcu na przekrojach raczej nie ma zaznaczonych wszystkich elementów układu napędowego. Dobrze również zauważyć że o ile tylna górna płyta pancerna kadłuba nachylona w taki sposób jak w czołgu T-34 nie zyskała popularności, to bardzo dużo czołgów ma tylną dolną płytę pancerną kadłuba nachyloną w podobny sposób do tej z czołgu T-34. Nachylenie tylnej dolnej płyty pancernej kadłuba najpewniej wynika z tego że dzięki temu tył kadłuba nie wystaje poza odcinek gąsienicy znajdujący się pomiędzy ostatnim kołem jezdnym a kołem napędowym, tym samym zmniejszone zostają szanse że tył kadłuba będzie ocierał o podłoże podczas zjeżdżania ze stoku. Podobnie zmniejszone zostają szanse na to że tył kadłuba będzie rył podłoże podczas podjeżdżania pod stok na biegu wstecznym. Jeśli w czołgu T-34 nie modyfikować nachylonej tylnej dolnej płyty kadłuba, a jednocześnie zastosować pionową tylną górną płytą kadłuba, to żadne cofnięcie układu napędowego nie będzie możliwe.

 

 

Czemu więc czołg T-34 miał wieżę przesuniętą do przodu? Przede wszystkim T-34, podobnie jak znaczna większość czołgów z okresu drugiej wojny światowej, miał silnik umieszczony wzdłużnie w tylnej części wozu. Wysokoprężny silnik W-2 zastosowany w czołgu T-34 miał prawie 40 litrów pojemności, co było bardzo dużą wartością jak na drugowojenny silnik czołgowy, tym samym silnik W-2 miał duże wymiary, między innymi dużą długość. Duża długość silnika spowodowała dużą długość przedziału napędowego, a tym samym konieczność przesunięcia wieży do przodu. Oczywiście, nawet przy długim silniku umieszczonym wzdłużnie można by skonstruować czołg tak aby pierścień oporowy wieży znajdował się na środku wozu, aby tak było trzeba by jednak zastosować długi przedział kierowania, co zwiększyło by wymiary wozu, a tym samym jego masę. Sowieci natomiast w czołgu T-34 zastosowali długi przedział napędowy, a jednocześnie krótki przedział kierowania, chcąc stworzyć wóz o małych wymiarach. Czy lepiej by było gdyby Sowieci zastosowali dłuższy przedział kierowania? Może tak, może nie. Z jednej strony, przy dłuższym przedziale kierowania wieża nie była by aż tak przesunięta do przodu, czołg był by mniej ciężki na dziób, więc być może możliwe by było pogrubienie przedniej górnej płyty kadłuba. Z drugiej strony, przy dłuższym przedziale kierowania wzrosły by wymiary wozu, tym samym jego masa, a mam wrażenie że już standardowy T-34, a szczególnie T-34/85, był dość ciężkim wozem jak na zawieszenie Christie i mechanizm skrętu bazujący na sprzęgłach bocznych. Tutaj dodam że choć przy dłuższym przedziale kierowania być może dało by się wygospodarować na dachu kadłuba miejsce przeznaczone na właz kierowcy, to nie uważam aby właz kierowcy czołgu T-34 umieszczony na przedniej górnej płycie pancernej kadłuba był istotną wadą tego wozu, bowiem według mnie właz kierowcy nie powodował istotnego osłabienia odporności przedniego pancerza. Dodatkowo uważam że integralność przedniego pancerza czołgu T-34 wcale nie była gorsza od integralności przedniego pancerza innych drugowojennych czołgów (więcej na ten temat tutaj).

 

 

Być może pierścień oporowy wieży mógł by być umieszczony w czołgu T-34 bardziej centralnie gdyby zastosować układ konstrukcyjny z silnikiem umieszczonym z tyłu, a jednocześnie z umieszczonymi z przodu kadłuba kołami napędowymi, skrzynią biegów i mechanizmem skrętu. Jednak czołg T-34 miał nachylony pancerz przedni, a w czołgach z nachylonym pancerzem przednim wyposażonych w czołgowy przedni napęd* trzeba kombinować aby zapewnić dostęp do skrzyni biegów i innych elementów układu przeniesienia napędu. Można jak w amerykańskim drugowojennym czołgu średnim M4 Sherman zrobić odłączane elementy przedniego pancerza, ale takie rozwiązanie osłabi przedni pancerz. Przykładowo w Shermanie przedni dolny pancerz był odłączaną osłoną przekładni, miała ona zdecydowanie większe wymiary od włazu kierowcy zastosowanego w czołgu T-34. Można jak w niemieckim drugowojennym czołgu średnim zastosować bardzo długi przedział kierowania, aby pomiędzy przednią górną płytą pancerną a pierścieniem oporowym wieży wygospodarować miejsce na duży luk do wyjmowania elementów układu przeniesienia napędu. Ale takie rozwiązanie zwiększa wymiary kadłuba, a tym samym masę wozu. Można również wyjmować z czołgu elementy układu przeniesienia napędu poprzez zdejmowania wieży czołgu, ale konieczność zdejmowania wieży czołgu aby wyjąć z wozu elementów układu przeniesieni napędu utrudnia prowadzenie napraw. Ogólnie rzecz biorąc, uważam że czołgowy przedni napęd ma największy sens w czołgach z pionowym przednim pancerzem, bowiem w tego typu wozach można wyjmować w wozu elementy układu przeniesienia napędu poprzez luk bądź luki umieszczone na poziomej płycie pancernej kadłuba znajdującej się pomiędzy przednią dolną a przednią górną płytą pancerną kadłuba. Jednak czołg T-34 miał, słusznie zresztą, mocno nachylony pancerz przedni, więc zastosowanie czołgowego tylnego napędu było w mojej ocenie dobrym pomysłem. Dodam że gdyby T-34 miał pionowy pancerz przedni, to najpewniej spadła by odporność tego wozu na wrogi ostrzał. Zauważę również że po zakończeniu drugiej wojny światowej czołgowy przedni napęd praktycznie zanikł, natomiast układ konstrukcyjny znany między innymi z czołgu T-34 (silnik umieszczony z tyłu wzdłużnie, skrzynia biegów umieszczona poprzecznie, koła napędowego umieszczone z tyłu) jest rozwiązaniem całkiem popularnym we współczesnych czołgach.

 

 

Czy był więc jakiś sensowny pomysły na bardziej centralnie umieszczony pierścień oporowy wieży w czołgu T-34? Według mnie tak. Pomysł ten to zastosowanie silnika o mniejszej pojemności, tym samym silnika krótszego. Krótszy silnik umożliwił by zastosowanie krótszego przedziału napędowego, tym samym cofnięcie pierścienia oporowego wieży. Gdyby zastosować zamiast wysokoprężnego silnika W-2 silnik benzynowy o mniejszej od niego pojemności, to być może nowy silnik nie miał by mniejszej mocy od silnika W-2, biorąc pod uwagę że silniki benzynowe mają lepszy stosunek mocy do pojemności od silników Diesla. Z drugiej jednak strony, silniki Diesla charakteryzują się mniejszym zużyciem paliwa od silników benzynowych, co spowodowało że po zakończeniu drugiej wojny światowej czołgowe silniki benzynowe zanikły, a czołgowe silniki wysokoprężne stosowane są powszechnie do dzisiaj. Inna metoda na skrócenie przedziału napędowego to umieszczenie silnika poprzecznie, jednak aby w czołgu T-34 umieścić poprzecznie silnik W-2, należało by poszerzyć kadłub, tym samym skonstruować w sumie nowy czołg. Dodatkowo przed okresem zimnej wojny czołgi z silnikami umieszczonymi poprzecznie były bardzo rzadko spotykane, stąd też nie dziwi mnie że Sowieci zastosowali w czołgu T-34 silnik umieszczony wzdłużnie. Opracowano jednak w ZSRR czołg średni z silnikiem umieszczonym poprzecznie, był to czołg T-44, następca wozu T-34. Dzięki silnikowi umieszczonemu poprzecznie czołg T-44 był stosunkowo krótki, a jednocześnie miał pierścień oporowy wieży umieszczony praktycznie centralnie. T-44 to protoplasta radzieckich czołgów średnich T-54/T-55, które podobnie jak późniejsze radzieckie czołgi średnie i podstawowe, miały silnik umieszczony poprzecznie i pierścień oporowy wieży umieszczony praktycznie centralnie.

 

 

*Pod pojęciem „czołgowy przedni napęd” mam na myśli rozwiązanie w którym z przodu kadłuba znajdują się koła napędowe, skrzynia biegów, mechanizm skrętu, a silnik znajduje się z tyłu czołgu. Tego typu rozwiązanie było swego czasu bardzo popularne, czego przykładem praktycznie wszystkie produkowane seryjnie czołgi niemieckie z okresu drugiej wojny światowej. Po zakończeniu drugiej wojny światowej układ ten praktycznie wymarł, jedynym powojennym czołgiem z tego typu napędem jaki kojarzę był japoński czołg Typ 61. Pod pojęciem „czołgowy napęd przedni” nie mam na myśli układu zastosowanego w izraelskim czołgi Merkava, gdzie z przodu kadłuba znajdują się zarówno koła napędowe, skrzynia biegów, mechanizm skrętu, jak i silnik pojazdu. Układ konstrukcyjny Merkavy (zblokowany napęd przedni) należało by raczej uznać za „transporterowo opancerzony napęd przedni” bądź „bewupowy napęd przedni”, bowiem zblokowany napęd przedni jest bardzo rzadko spotykanym rozwiązaniem w przypadku czołgów, a jednocześnie bardzo często spotykanym rozwiązaniem w transporterach opancerzonych i bojowych wozach piechoty. Pisząc natomiast o „czołgowym napędzie tylnym” mam na myśli blokowany napęd tylny, gdzie z tyłu kadłuba znajdują się zarówno koła napędowe, skrzynia biegów, mechanizm skrętu, jak i silnik czołgu.

Sposób umieszczenia silnika w czołgu T-34

Nietypowy rozstaw osi, część 2

rozstaw_osi_renault_21

Na powyższej grafice widać dwa samochody, a dokładniej ich koła i silnik, widziane od góry. Górny rysunek schematyczny przedstawia Renault 21 z silnikiem umieszczonym poprzecznie, przed przednią osią. Dolny rysunek schematyczny to Renault 21 z silnikiem umieszczonym wzdłużnie, przed przednią osią. Oba samochody mają taki sam rozstaw kół, większy z przodu niż z tyłu, jednak Renault 21 z silnikiem umieszczonym poprzecznie ma większy rozstaw osi od Renault 21 z silnikiem umieszczonym wzdłużnie.

 

Dzisiaj kolejny wpis o nietypowym rozstawie osi. Wpis ten, podobnie jak część poprzedniego wpisu, opiera się na francuskiej motoryzacji reprezentowanej przez firmę Renault. Jednocześnie wpis ten porusza temat poprzecznego i wzdłużnego montażu silnika w komorze silnikowej samochodu. Otóż prawie zawsze dany model samochodu, niezależnie od wersji silnikowej, ma silnik montowany we wnętrzu komory silnikowej w taki sam sposób. Przykładowo, jeśli dany samochód ma silnik o małej mocy umieszczony wzdłużnie we wnętrzu komory silnikowej, to najpewniej inne wersje tego samochodu, również te wyposażone w silnik o dużej mocy, również mają silnik umieszczony wzdłużnie. Podobnie z silnikiem umieszczonym poprzecznie w komorze silnikowej, jeśli słabe wersje danego samochodu mają silnik umieszczony poprzecznie, to mocne wersje tego samego samochodu również najczęściej mają silnik umieszczony poprzecznie. Od tej reguły istnieją jednak wyjątki. Jednym z nich jest Renault 21. Pojazd ten to samochód klasy średniej opracowany w latach 80., a produkowany do lat 90. Renault 21 ma silnik umieszczony z przodu, jednocześnie zdecydowana większość odmian samochodu ma napęd jedynie na przednie koła. Istnieje również wersja Renault 21 z napędem na cztery koła, jednak nie zyskała ona szczególnie dużej popularności. Renault 21 wyposażone w silnik benzynowy o pojemności 1,4 litra i 1,7 litra mają silnik umieszczony poprzecznie, przed przednią osią. Natomiast Renault 21 z silnikiem benzynowym o pojemności 2,0 litra i 2,2 litra charakteryzują się wzdłużnym umieszczeniem silnika, przed przednią osią. Renault 21 z napędem na cztery koła wyposażony został w turbodoładowany silnik benzynowy o pojemności 2 litrów, stąd też Renault 21 z napędem na cztery koła ma silnik umieszczony wzdłużnie, przed przednią osią. Sytuacja w której dany model samochodu występuje w wersji z silnikiem umieszczonym poprzecznie i w wersji z silnikiem umieszczonym wzdłużnie, to sytuacja nietypowa. Czemu miała ona miejsce w przypadku Renault 21? Otóż firma Renault nie miała skrzyni biegów która nadawała by się do połączenia z mocniejszymi silnikami umieszczonymi poprzecznie w komorze silnikowej, miała natomiast skrzynie biegów zdolne do współpracy z mocniejszymi silnikami umieszczonymi wzdłużnie. Stąd też słabsze silniki montowane były poprzecznie, a mocniejsze wzdłużnie. Dodatkowo Renault 21 z silnikiem umieszczonym poprzecznie ma większy rozstaw osi od Renault 21 z silnikiem umieszczonym wzdłużnie, stąd też można uznać że samochód ten ma rozstaw osi zależny w sposób pośredni od wersji silnikowej, co jest kolejną nietypową cechą Renault 21. Cecha ta powoduje że błotniki przeznaczone do samochodu ze słabszym silnikiem benzynowym (1,4, 1,7 litra) nie są zamienne z błotnikami przeznaczonymi do samochodu z mocniejszym silnikiem benzynowym (2,0, 2,2 litra). Tutaj dobrze zaznaczyć że Renault 21 z silnikiem umieszczonym poprzecznie nie jest następcą Renault 21 z silnikiem umieszczonym wzdłużnie. Nie występuje również sytuacja odwrotna, bowiem obie wersje samochodu produkowane były równolegle. To nie jest taka sytuacja jak w przypadku Forda Escorta, gdzie Ford Escort Mk 2 ma silnik umieszczony wzdłużnie i charakteryzuje się napędem na tył, a Ford Escort Mk 3 ma silnik umieszczony poprzecznie, charakteryzuje się napędem na przód, a jednocześnie ma mniejszy rozstaw osi od Escorta Mk 2. W przypadku wspomnianych generacji Forda Escorta mamy do czynienia z kolejną generacją modelu, która jest tak naprawdę innym samochodem od pojazdu wcześniejszej generacji. Pojazd kolejnej generacji zachowuje co prawda nazwę poprzednika, ale ma to związek przede wszystkim z dobrą marką jaką wyrobił sobie poprzednik, a nie z pokrewieństwem konstrukcyjnym. Sytuacja znana z Renault 21 nie jest również taka jak w przypadku Wartburga, gdzie Wartburg 353 ma trzycylindrowy silnik dwusuwowy umieszczony wzdłużnie, a Wartburg 1.3 ma czterocylindrowy silnik czterosuwowy Volkswagena umieszczony poprzecznie. Co prawda Wartburg 1.3 jest nie tyle zupełnie innym samochodem względem Wartburga 353, co raczej jego głęboką modernizacją, ale jednocześnie Wartburg 1.3 powstał jako następca Wartburga 353.

Nietypowy rozstaw osi, część 2

Silnik zwany leżakiem

Silniki typu X, określane w Polsce mianem leżak lub monoblok, to wprowadzona do produkcji we czesnych latach 70. rodzina silników benzynowych, opracowana przez francuską spółkę La Française de Mécanique. Spółka ta, założona pod koniec lat 60. przez firmy Peugeot i Renault, stała również za opracowaniem wielu innym francuskich silników samochodowych, czego przykładem widlasty sześciocylindrowy silnik PRV. Silniki typu X stosowane były w samochodach marek należących do francuskiego koncernu PSA (marki Peugeot, Citroen, Talbot) i w samochodach marki Renault. Jak widać, silniki te spotykany był wyłącznie we francuzach. Silniki typu X stosowano w samochodach segmentów A, B, C i D, tym samym leżaki można było spotkać zarówno w pojazdach bardzo małych, jak i w samochodach klasy średniej (duże samochody osobowe). Choć może poprawniej było by napisać w samochodzie klasy średniej, bowiem chyba jedynym pojazdem klasyfikowanym jako samochód klasy średniej, który występował z silnikiem typu X, był Citroen BX. Dobrze również zaznaczyć że BX charakteryzował się niewielką masą jak na pojazd należący do klasy średniej, stąd też nie dziwi stosowanie w tym samochodzie niezbyt potężnych silników typu X. Wszystkie wersje monobloka były czterosuwowymi rzędowymi silnikami czterocylindrowymi chłodzonymi cieczą. Podobnie wszystkie wersje tego silnika umieszczone były poprzecznie w komorze silnikowej i napędzały przednie koła samochodu. Silniki typu X miały dwie charakterystyczne cechy, które spowodowały że silniki te nazywane były w Polsce leżakami lub monoblokami. Pierwsze cecha, odpowiadająca za nazwę leżak, to pozycja w jakiej silniki te znajdowały się w komorze silnikowej. Otóż znajdując się we wnętrzu komory silnikowej samochodu silniki typu X odchylone były o 72 stopnie od pionu. Druga cecha, odpowiadająca za nazwę monoblok, to skrzynia biegów wbudowana w miskę olejową silnika. Przy czym w silnikach typu X, zarówno silnik, jak i skrzynia biegów, pracowały we wspólnym obiegu oleju. Silniki typu X w języku angielskim określane były natomiast mianem suitcase (walizka), przy czym nazwa ta nawiązywała zarówno do pochylenia silnika o 72 stopnie (silnik wyglądał jakby leżał na swoim boku we wnętrzu komory silnikowej), jak i do tego że silnik można było rozłączyć na dwie połówki. Monobloki miały jeden wałek rozrządu na głowicy (SOHC) napędzany przy pomocy łańcucha oraz dwa zawory na cylinder (łącznie osiem zaworów). Zarówno kadłub, jak i głowica silnika, wykonane były ze stopu aluminium. Pojemność skokowa silnika wynosiła 954 centymetry sześcienne (wersja XV), 1124 centymetry sześcienne (wersja XW), 1219 centymetrów sześciennych (wersja XZ) lub 1360 centymetrów sześciennych (wersja XY). Do zasilania leżaka, w zależności od wersji silnika, stosowano jeden gaźnik jednogardzielowy, jeden gaźnik dwugardzielowy, dwa gaźniki jednogardzielowe, lub dwa gaźniki dwugardzielowe. Maksymalna moc produkowanych seryjnie silników wynosiła od 45 koni mechanicznych (wersja XV zasilana jednym jednogardzielowym gaźnikiem), do 112 koni mechanicznych (wersja XY z dwoma dwugardzielowymi gaźnikami). Najmocniejszymi wariantami monobloka były jednak silniki XY przygotowane do stosowania w B-grupowych samochodach rajdowych Citroen Visa Chrono i Citroen Visa Chrono II. Silniki te miały pojemność 1440 centymetrów sześciennych i osiągały moc 150 koni mechanicznych. Skrzynie biegów łączone z silnikami typu X były czterobiegowe lub pięciobiegowe. Co ciekawe, spośród obcojęzycznych nazw które stosowane były jako popularna nazwa silników typu X, oprócz nazwy suitcase, występowała również nazwa Douvrin, odnosząca się do miasta w którym znajdowała się fabryka należąca do spółki La Française de Mécanique. Przy czym mianem Douvrin określano wiele różnych silników opracowanych przez spółkę La Française de Mécanique, również silniki które nie miały nic wspólnego z leżakami. Firma Renault stosowała monobloki do wczesnych lat 80., przy czym we wczesnych latach 80. zastąpiła je silnikami typu C i silnikami typu F. Koncern PSA stosował leżaki do końca lat 80., kiedy to zastąpił je silnikami serii TU. Silniki TU miały oddzielny obieg oleju silnika i oddzielny obieg oleju skrzyni biegów, co może świadczyć o tym że decydenci koncernu PSA nie byli zadowoleni z rozwiązania stosowanego w silnikach typu X (wspólny obieg oleju silnika i skrzyni biegów). Tutaj dodam że zazwyczaj spotykałem się z dość negatywnymi opiniami o leżakach, przy czym uważam że negatywne opinie o brały się nie tylko z konstrukcji silników tego typu, ale również z niewielkiej ilości polskich mechaników potrafiących naprawić silnik typu X. Poniżej zamieściłem dwa cytaty pochodzące z instrukcji obsługi Citroena BX, która została napisana przez Piotra Biegałę. Pierwszy cytat dotyczy tego że w Citroenie BX, samochodzie który klasyfikowany był jako samochód klasy średniej (duży samochód osobowy), montowano nie tylko największe seryjne leżaki XY o pojemności 1360 centymetrów sześciennych, ale również mniejsze leżaki XW o pojemności 1124 centymetrów sześciennych, przy czym te ostatnie silniki stosowano w bardzo słabo wyposażonych BX-ach. Drugi cytat dotyczy oceny silnika typu X występującego w wersji XY.

Wersje na rynki włoski i grecki to model 1.1 – spustoszony wewnątrz do granic absurdu. Niektóre kombi nie miały w tylnych drzwiach wewnętrznych klamek, korbek do szyb (były nieopuszczane) i podłokietników, a zamiast tapicerki – arkusz plastiku. W przednich drzwiach cała tapicerka była z tworzywa. Deska rozdzielcza miała tylko prędkościomierz i wskaźnik poziomu paliwa. Auto to produkowano jako wóz dostawczy. Co ciekawe wersja kombi nie miała nawet relingów dachowych które były w BX break standardem.

W BX sprzed 1988 roku stosowano silniki 1.4 typu monoblok, ze skrzynią biegów wbudowaną w miskę olejową. Pieszczotliwie zwano je „leżak“. To niestety najmniej udana jednostka napędowa. Miała spore problemy z niedosmarowaniem niektórych elementów, szybko się zużywała, powyżej 100 tys. km. pluła olejem gdzie się dało. Ze względu na skrzynię biegów w misce olejowej wymagała dobrego oleju i częstych wymian. Oznaczenia tych silników to: 150-XY. Jeżeli Twój BX to taki egzemplarz – nie martw się – gdy silnik dokona żywota, po prostu wymień go na nowszego 1.4 typu K1G, lub inny silnik – np. diesla.

 

Poniżej kolejny cytat dotyczący silników typu X. Tym razem cytat pochodzi z wydanej w 1986 roku książki Pojazdy francuskie. Książka ta została napisana przez Zdzisława Podbielskiego i należy do serii Poznajemy samochody osobowe świata. Cytat pochodzi z rozdziału dotyczącego Peugeota 104, jest to zresztą samochód w którym silniki typu X zadebiutowały.

Podobnie jak Fiat 127, Peugeot 104 ma silnik umieszczony poprzecznie z przodu. Stosowanie tej koncepcji konstrukcyjnej przy małych wymiarach zewnętrznych pojazdu pozwala na uzyskanie znacznej przestrzeni użytecznej.

Kadłub silnika wykonany jest ze stopów lekkich, jako wspólny odlew wraz ze skrzynią biegów i przekładnią główną. Wspólny jest również system smarowania tych zespołów, tzn. wlewając olej do silnika napełniamy jednocześnie pozostałe dwa zespoły. Ilość oleju w bloku napędowym- 4,5 l, ale wymieniać olej trzeba często, co 5000 km przebiegu pojazdu. Podobnie jak kadłub, tak i głowica silnika wykonana jest ze stopów lekkich. W kadłubie osadzone są mokre tuleje cylindrowe, a w głowicy znajduje się wałek rozrządu sterujący zaworami ustawionymi względem siebie pod kątem 35°. Wał korbowy osadzony w kadłubie silnika, w 5 łożyskach napędza wałek rozrządu za pomocą łańcucha, natomiast napęd od wału korbowego na skrzynię biegów przekazywany jest za pomocą trzech kół zębatych o uzębieniu czołowym. Kadłub silnika pochylony jest pod dużym kątem, bo aż 72° od pionu, ku tyłowi pojazdu; niemal leży nad skrzynią biegów i przekładnią główną, tworząc niski zespół napędowy. Wskutek pochylenie silnika uzyskano nad nim miejsce na koło zapasowe, a więc zwiększenie przestrzeni bagażnika do 300 dm³. Niestety, tak ustawiony silnik jest kłopotliwy w obsłudze. Jeśli np. zawory ssące można regulować normalnie od góry, po uniesieniu maski silnika, to do zaworów wylotowych może być dostęp tylko od dołu, z kanału. Trudny jest również dostęp do rozdzielacza zapłonu, do świec zapłonowych, które można wykręcić tylko specjalnym kluczem przegubowym.

Do korka wlewu oleju mocowane są przewody układu chłodzenia silnika, a także uchwyt podtrzymujący przewody wysokiego napięcia świec zapłonowych. Aby odkręcić korek wlewu, trzeba najpierw uporać się z tymi przewodami. Na ogół jednak użytkownik Peugeota 104 nie powinien zrażać się tymi utrudnieniami- warto bowiem pamiętać, że samochody firmy peugeot odznaczają się wysoką jakością wykonania i niezawodnością działania poszczególnych elementów.

 

Kolejny cytat dotyczący silników typu X pochodzący z książki Pojazdy francuskie. Tym razem cytat pochodzi z rozdziału dotyczącego samochodu Renault 14.

Silnik w R-14 nie jest Renault, lecz Peugeot. Kierownictwo firmy Renault doszło do wniosku, że odpowiedni silnik ma współpracująca firma Peugeot. A potrzebny był silnik zajmujący możliwie mało miejsca w bryle samochodu, taki właśnie, jaki od 1972 r. napędza najmniejszy samochód firmy Peugeot, model 104. Silnik ten miał jednak zbyt niską moc, jak na potrzeby Renault. Z pojemności 954 cm³ wydobywano 46 KM wg normy DIN, a Renault potrzebował ok. 60 KM liczonych według tej samej normy. Zwiększono więc średnicę cylindrów i skok tłoków z 70×62 mm do 75×69 mm, uzyskując zwiększenie pojemności skokowej z 954 cm³ do 1218 cm³. Powiększono równie stopień sprężania z 8,8 do 9,3 i uzyskano zadowalającą moc silnika 42 kW (57 KM). Poprzecznie ustawiony silnik R-14 połączony jest w jedną całość ze skrzynią biegów i przekładnią główną.

Jest on bardzo ciekawie opracowany konstrukcyjnie. Składa się z trzech podstawowych części łatwo rozłączalnych, które wykonane są jako odlewy ze stopów lekkich. Górna część- głowica zawiera wałek rozrządu razem z dźwigienkami zaworowymi i zaworami. W środkowej części, kadłubie- umieszczono wymienne tuleje cylindrowe typu mokrego, których ścianki są bezpośrednio obmywane przez ciecz krążącą w silniku. Oryginalnie została rozwiązana trzecia, dolna część silnika. Pokrywy łożysk głównych osadzenia wału korbowego nie są oddzielne, jak w większości silników, lecz stanowią wspólny odlew i przykręcane są razem jako jeden blok. W tym jednolitym odlewie pokryw czopów głównych mieści się również pompa olejowa.

Wydawałoby się, że taka warstwowa konstrukcja silnika, to praktyczne rozwiązanie, a wcale tak nie jest. Silnik jest bardzo skomplikowany konstrukcyjnie i wymaga obsługi specjalistycznej, autoryzowanej stacji obsługi. Tak np. aby wymontować wałek rozrządu albo zawory, trzeba wymontować całą głowicę, a z kolei dla wymontowania głowicy trzeba wymontować z pojazdu cały silnik. Te trudności wynikają z dużego pochylenie silnika do tyłu- aż o kąt 72°. Prawie leżący silnik przysparza wielu trudności w obsłudze, po prostu bardzo trudny jest dostęp do wielu elementów silnika i jego osprzętu.

Po uniesieniu pokrywy (maski) komory silnika widać leżące płasko koło zapasowe, a pod nim całą plątaninę przewodów układu chłodzenia, elektrycznych i innych.Nawet wprawne oko nie od razu dostrzeże poziomo z prawej strony leżący rozdzielacz zapłonu i „zamaskowane” świece zapłonowe, do których wykręcenie potrzebny jest specjalny klucz. Chcąc wyregulować zawory, trzeba dokonać prawdziwej sztuki- zawory ssące można regulować od góry po uniesieniu maski silnika, ale drugi rząd zaworów- wydechowych, trzeba regulować dostając się od spodu pojazdu, z kanału.

Znając firmę Peugeot, która skonstruowała ten silnik, można jej ufać, że nie będzie on ulegał awariom, nie będzie sprawiał kłopotu użytkownikowi, a jeśli już trzeba coś naprawić, to podobno wyjęcie silnika z pojazdu trwa zaledwie pół godziny, ale w warunkach przystosowanej stacji do obsługi silników Peugeot 104 i R-14.

Razem z silnikiem połączona jest skrzynia biegów i przekładnia główna, umieszczona również w obudowie wykonanej ze stopów lekkich. Napęd z wału korbowego silnika przekazywany jest za pośrednictwem trzech kół zębatych do skrzyni biegów, a stamtąd do przekładni głównej. W przeciwieństwie do rozwiązań stosowanych w innych samochodach z przednionapędowym układem ustawionym poprzecznie, gdzie półosie napędowe są nierównej długości, układ napędowy R-14 ma półosie o równej długości.

Cały układ napędowy samochodu R-14 ma wspólny obieg oleju: tym samym olejem smarowane są elementy silnika, skrzyni biegów i przekładni głównej. Olej wypracowuje się szybciej niż w oddzielnych układach smarowania, dlatego wytwórnia zaleca wymianę oleju często, co 5 tysięcy przejechanych kilometrów. Oprócz wymiany oleju okresowe czynności obsługowe sprowadzone są do minimum.

Ten krytykowany za skomplikowaną budowę silnik pracuje bardzo równomiernie i daje pojazdowi dobre właściwości dynamiczne: prędkość od 0 do 100 km/h R-14 uzyskuje w 15,7 s. Samochód nie ma też wielkiego apetytu na paliwo, ale w tym pomaga mu już korzystny pod względem aerodynamicznym układ nadwozia.

 

Silnik zwany leżakiem

Przesunięcie rzędów cylindrów silnika

silniki_widlaste2

Na powyższym rysunku silnik nr 1 to silnik widlasty charakteryzujący się przesunięciem rzędów cylindrów względem siebie. Silnik nr 2 to natomiast silnik widlasty charakteryzujący się brakiem przesunięcia rzędów cylindrów względem siebie.

 

Bardzo często oglądając schematyczne rysunki przedstawiające widoczny od góry silnik widlasty, widziałem na wspomnianych rysunkach lewe i prawe cylindry narysowane dokładnie obok siebie, bez żadnego przesunięcia względem siebie. Zastanawiało mnie to, bowiem z tego co wiedziałem, w silnikach widlastych o typowej konstrukcji, do jednego czopa korbowego przymocowane są dwa pojedyncze korbowody, współpracujące z tłokami przeciwległych cylindrów. Jednocześnie byłem przekonany że dwa korbowody umieszczone na jednym wykorbieniu, umieszczone są w taki sposób, że jeden korbowód znajduje się na przedniej części czopu korbowego, a drugi na tylnej części czopu korbowego, co powoduje przesunięcie rzędów cylindrów względem siebie. Pod pojęciem przesunięcie rzędów cylindrów względem siebie, mam na myśli sytuację kiedy w silniku widlastym lewe cylindry wysunięte są nieco do przodu względem prawych cylindrów (ewentualnie odwrotnie). Jakiś czas temu postanowiłem więc zagłębić się w temat i dowiedzieć się jak to jest z przesunięciem rzędów cylindrów względem siebie w silniku widlastym.

korbowody2

Na powyższym rysunku korbowody nr 1 to korbowody bliźniacze, korbowody nr 2 to korbowody widlaste współśrodkowe, korbowody nr 2 to korbowód widlasty z przyczepnym korbowodem bocznym, a korbowód nr 4 to korbowód niesymetryczny. Rysunek pochodzi z książki „Silniki wysokoprężne pojazdów szynowych” (autor: Władysław Matzke).

 

Po zagłębieniu się w temat, dowiedziałem się że występują zarówno silniki widlaste w których rzędy cylindrów są przesunięte względem siebie, jak i silniki widlaste w których nie ma wspomnianego przesunięcia. Jeśli w silniku widlastym występuje przesunięcie rzędów cylindrów względem siebie, jest to spowodowane zastosowaniem korbowodów bliźniaczych. Korbowody bliźniacze to opisane wcześniej rozwiązanie w którym na jeden czop korbowy przypadają dwa pojedyncze korbowody współpracujące z tłokami przeciwległych cylindrów, przy czym jeden korbowód umieszczony jest na przedniej części czopu korbowego, a drugi na tylnej części czopu korbowego. Aby zmniejszyć przesunięcie rzędów cylindrów względem siebie, korbowody bliźniacze mogą być niesymetryczne. Silnik widlasty może jednak nie mieć rzędów cylindrów przesuniętych względem siebie. Przy braku przesunięcia, silnik albo ma korbowody widlaste współśrodkowe, albo korbowody widlaste z przyczepnym korbowodem bocznym. Brak przesunięcia rzędów cylindrów umożliwia między innymi opracowanie nieznacznie krótszego silnika względem porównywalnego silnika charakteryzującego się przesunięciem. Jednak mimo tego że istnieją rozwiązania zapewniające w silniku widlastym brak przesunięcia rzędów cylindrów względem siebie, bardzo duża część silników widlastych charakteryzuje się przesunięciem rzędów cylindrów.

Przesunięcie rzędów cylindrów silnika