Fotki:

Silnik wysokoprężny
Autor: Mgr inż. Andrzej Moldenhawer <>
Źródło: Młody Technik 9/1975 <http://www.mt.com.pl>

Pokazany na okładce silnik wysokoprężny stanowi napęd ciągnika Ursus C-385.
Ma on moc 75 KM, a został skonstruowany i do dziś jest wytwarzany w
Czechosłowacji, .w Brnie, ponieważ cały ciągnik jest rezultatem współpracy
polsko-czechosłowackiej. Silnik Z-7501 jest typowym 4-cylindrowym
współczesnym „Dieslem". Paliwem do niego jest olej napędowy wtryski-wany
bezpośrednio do komory spalania. Przy obrotach mocy maksymalnej
(najbardziej ekonomiczna praca), zużycie paliwa wynosi 185 g/kM/h.
Niestety, tylko 40% zawartej w paliwie energii może być zamienione na
energię użyteczną, reszta natomiast zostaje roztrwoniona podnosząc
temperaturę atmosfery naszej planety. Jeżeli kiedyś, za kilkaset lat, ktoś
zajrzy do historii naszej cywilizacji, będzie zdumiony, tak rozrzutną,
wręcz rabunkową gospodarką energią. A przecież ta 40% sprawność silnika
wysokoprężnego z wtryskiem bezpośrednim uważana jest obecnie za najwyższą
wartość, jaką uzyskują silniki spalinowe.
Co dzieje się z tą energią?
W rezultacie spalania paliwa w każdym z czterech cylindrów co drugi obrót
wału działa na tłok o średnicy 110 mm średnie ciśnienie wynoszące 7
atmosfer, co daje średnią siłę na denko tłoka wynoszącą prawie 700 kG. Siła
ta naciska na korbowód i obraca wał korbowy. Tłok przy obrotach nominalnych
wynoszących 2200 obr./min porusza się ze średnią prędkością 8,8 m/s. Tak
więc w ciągu 4000 godzin, które silnik ten przepracowuje w okresie
międzyremontowym, droga wykonana przez każdy z tłoków wynosi 127000 km.
Żeby tłok napierający na ścianki cylindra, jak i przez korbowód na
wykorbienia wału korbowego, mógł bez zniszczenia powierzchni trących
przebyć tak długą drogę, wymagane jest intensywne smarowanie. Smarowanie to
zapewnia instalacja olejowa, składająca się z pompy zębatej tłoczącej
nieprzerwanie olej (superol 11 W) pomiędzy wszystkie powierzchnie metalowe
poruszające się względem siebie. Panewki główne i korbowodowe, sworzeń
tłokowy, wałek rozrządu i po-pychaczy, smarowane są bez przerwy pod
ciśnieniem wynoszącym minimum 3,5 atmosfery tym olejem, który przez
rozpryskiwanie pokrywa również ścianki cylindra, zapobiegając zetknięciu
się krystalicznej powierzchni metalowej tłoka z podobną powierzchnią
cylindra. Miliardy rozbudowanych w łańcuchy cząstek oleju ulegają jednak w
trakcie wykonywania tej pracy rozerwaniu. Olej ulega zużyciu. Ponadto z
czasem do obiegu olejowego przedostają się różne cząsteczki zarówno
startych metali, jak i zwęglonego oleju i paliwa. Aby ograniczyć ich
przenikanie, w układ olejenia wbudowany jest specjalny filtr wyłapujący
cząsteczki powyżej 3-4 mikronów, a po dwustu godzinach pracy olej i wkład w
filtrze należy wymienić.
O prawidłowej pracy silnika decyduje nie tylko smarowanie, ale i
odpowiednia temperatura wszystkich części. Dlatego też silnik ma układ
chłodzący wymuszony, w którym temperaturę wody w chłodnicy obniża praca
wentylatora napędzanego wspólnie z prądnicą paskiem klinowym, napędzanym
przez koło pasowe osadzone na wyjściu wału korbowego. Woda zaś, chłodząca
ścianki cylindra a także miskę olejową, przepływa przez termostat,
automatycznie regulujący jej wydatek i w ten sposób ustalający temperaturę
silnika, bez względu na temperaturę otoczenia.
Silnik, poza wałem skrzyni biegów, napędza dość złożony osprzęt. Składają
się nań: odśrodkowy regulator, pozwalający na ustawienie stałych obrotów w
trakcie pracy, prądnica zasilająca instalację elektryczną, pompa wtryskowa
zapewniająca okresowy wtrysk paliwa do silnika oraz włączana w zależności
od potrzeb tłokowa sprężarka powietrzna, a także 3 pompy instalacji
hydraulicznej, z których jedna obsługuje podnośnik ciągnika, druga stanowi
napęd układu wspomagającego kierownicę, trzecia zaś służy do sterowania
wzmacniacza momentu.
Jak widzimy więc silnik ciągnika, mimo pozornej prostoty budowy, jest dosyć
złożonym układem. Ponieważ musi on mieć dużą trwałość, jest to dosyć ciężka
jednostka, masa silnika wynosi bowiem ponad 400 kG, co daje wskaźnik (dla
mocy maksymalnej) 6,4 kG/KM. Dla ciekawości ten sam wskaźnik dla silników
lotniczych (tłokowych) jest 7 razy mniejszy, dla silników zaś samochodowych
mniejszy od 3 do 5 razy. Również inny popularny wskaźnik silnika — moc z
litra — wynosi w tym silniku zaledwie 16,5, podczas gdy dla silników
samochodowych uzyskuje się wartości od 30 do 60, a dla wyczynowych silników
samochodowych i motocyklowych wartość ta przekracza znacznie 100 koni z
litra. Pamiętać jednak należy, że podstawowym parametrem silnika
ciągnikowego jest jego ekonomiczność, czyli małe zużycie paliwa na godzinę,
czy też na hektar zaoranej ziemi. Z tych zaś względów silnik wysokoprężny
musi być solidny i trwały, a więc i ciężki.

Mgr inż. Andrzej Moldenhawer