Czasem bywa, że chęć doszukiwania się w ciągniku kilku koni więcej prowadzi do dziwnych pomysłów. Niektóre z nich godne są naśladowania, a niektóre niestety nie. Gdzieś leży granica zdrowego rozsądku, ale dobrze, gdy wspiera ją choć ułamek wiedzy technicznej. Niestety nie zawsze tak jest, co czasem prowadzi do problemów. Część druga historii o tym, jak można popsuć Ursusa rurą i dlaczego.
Nie tak dawno opowiadałem historię znajomego rolnika, który postanowił poszukać w swoim starym Ursusie C-385 kilku dodatkowych koni mocy. Sam remont mocno już zużytego silnika nie wchodził w grę, a i wymiana wyłącznie pierścieni tłokowych też właścicielowi wydawała się zbędnym wydatkiem. Podsłuchując czyjeś rozmowy, doszedł do wniosku, że dodatkowej mocy ciągnika poszuka w inny sposób.
Rozumując, że tłumik tłumi moc, wpadł na genialny – jego zdaniem – pomysł zastąpienia go prostą rurą z kwasiaka. Przypomnę tylko, że takową rurę uciął i zespawał pod kątem prostym, a całość po zamontowaniu flanszy przypiął do kolektora wydechu. Efekty takiej przeróbki i jej wpływ na dobrostan zwierząt we wsi oraz relacje sąsiedzkie już opisałem. Domyślacie się, że ryk wydobywający się z półtorametrowej rury był nieziemski, a spod ruchomej klapki zasłaniającej wydech przed deszczem waliło jeszcze dymem i iskrami.
Jednak stan euforii dumnego twórcy tuningu ciągnika nie trwał długo, bo któregoś poranka (ku radości okolicznych mieszkańców) maszyna przy próbie rozruchu zakasłała, zaprychała i tyle z tego było. Ciągnik umarł, a wieś odetchnęła z ulgą.
Co się zepsuło i dlaczego?
Awaria ciągnika przerosła nieco naszego bohatera i, chcą nie chcąc, musiał udać się po prawdziwego mechanika. Ten znany był w okolicy z rozsądnego podejścia do maszyn i, co wcale nie jest takie zwyczajne, badał nie tylko skutki, ale i doszukiwał się przyczyn samych awarii. Po zbadaniu ciągnika jego diagnoza była oczywista – wywaliło uszczelkę pod głowicą. Ale jak? Dlaczego tak nagle? No i dlaczego taka awaria przy lekko podrobionych już pierścieniach tłokowych, czyli mniejszym sprężaniu?
Zagadek było kilka, ale ich rozwiązanie i przyczyna miały wspólny mianownik – ową rurę zamiast tłumika. Choć właściwie nie samą rurę, bo ta miała nawet wymaganą średnicę 60 mm, a sposób jej… zespawania. Zanim to jednak wyjaśnię, zacznijmy z innej strony. Dokładnie od strony kolektora wydechu i tego, co się tam dzieje.
Kolektor wydechu i jego tajemnice
Nie wdając się w zawiłe fizyczne prawa termodynamiki gazów, weźmy sprawę na tzw. chłopski rozum. Silnik Ursusa C-385 ma pojemność 4,6 litra, czyli ponad 1,14 l na cylinder i każdy z nich w czasie wykonywania suwu “produkuje” tyle spalin. W cyklach pracy silnika przez cztery, stosunkowo przecież wąskie, kanały kolektora wydechu w miarowych fazach przepływają strumienie spalin z poszczególnych cylindrów.
Całość jest tak dobrana, żeby poszczególne “fale” spalin z czterech cylindrów nie nakładały się na siebie przy miejscu zwężenia kolektora, jakim jest wylot do tłumika. Muszą być one odprowadzone swobodnie bez tłumienia czy wzajemnego oddziaływania na siebie w tym newralgicznym punkcie. Cykli pracy jednego tylko cylindra w tym silniku może być nawet kilkaset na minutę, a każdy z nich generuje ponad litr spalin, które muszą mieć swobodne ujście.
Trzeba tu zaznaczyć, że gorące spaliny niosą ze sobą ogromne ładunki energii. Jest ona skumulowana nie tylko w strumieniu ich przepływu, ale także w ich sięgającej setki stopni temperaturze. Regularne pulsowanie spalin w zwężeniu kolektora wydechowego to także fale dźwiękowe, które również są energią. Ta cała moc spalin kumulowana jest w jednym miejscu – kolanku tłumika.
Zapewne zauważyliście, że kolanka tłumika są zawsze mocno zaoblone. To właśnie dlatego, żeby spaliny przepływały przez to newralgiczne miejsce jak najbardziej swobodnie, nie tworząc odbić fal. Na szkicu poniżej w uproszczony sposób przedstawiono przebieg fal przez kolanko. Ich transmisja w tym miejscu jest swobodna, a choć zmieniają one kierunek o 90 stopni, nie wpływa to na ich wymagany przebieg.
Zupełnie inaczej dzieje się, gdy kolanko wydechu ma kąt prosty, jak w opisywanym tu przypadku naszego rolnika. Zespawał on rurę pod tym kątem, myśląc, że przepływ spalin będzie nieograniczony. I bardzo się pomylił, ponieważ w swoim rozumowaniu nie uwzględnił falowej istoty przepływu strumienia gazów wydechowych i energii, jakie niosą. Tworząc kolanko pod kątem 90 stopni, odwrócił częściowo bieg fal i mocno stłumił tym sam wydech, co miało fatalne skutki.
Na poniższym rysunku widać, że przepływ zostaje zaburzony przez odbicia fal, co utrudnia swobodny przepływ spalin i powoduje rezonanse fal w kolanku, jak i w samym kolektorze wydechowym. To bardzo szkodliwe zjawisko mające wpływ na wytrzymałość strukturalną elementów wykonanych z odlewanych stopów metali.
I wywaliło uszczelkę w głowicy
Wróćmy do naszego rolnika. Zastąpienie tłumika rurą z kwasiaka to nie grzech i zapewne nieraz widzieliście takie przeróbki. Dużym błędem było wyspawanie kolanka pod kątem prostym, co zaburzało przepływ energii spalin i doprowadzało do ich “cofki”.
Czy te niekorzystne zjawiska doprowadziły bezpośrednio w tym konkretnym przypadku do wydmuchania uszczelki pod głowicą Ursusa C-385? Jeśli nawet nie bezpośrednio, to na pewno pośrednio ze względu na nienajlepszy już stan techniczny silnika w tym ciągniku. Problem został usunięty i za mocną sugestią mechanika usunięty został także rurowy “erzac” tłumika i zastąpił go nowy emaliowany.
Na zakończenie jeszcze jedna dygresja. Jeśli macie takie rurowe wydechy, pamiętajcie, że temperatura spalin, jakie się z nich wydobywają, jest o wiele większa niż spalin z normalnego tłumika, którego zadaniem jest także chłodzenie gorących gazów. Gdy w takim fabrycznym egzemplarzu strumień gazów wydechowych dociera do “puszki” tłumika, następuje ich gwałtowne rozprężenie i zmniejszenie ich ciśnienia, a co za tym idzie: mocno spada ich temperatura. I o tym też warto pamiętać. Szczególnie wjeżdżając do stodoły.
