Kolejowy silnik spalinowy
Z Wikipedii
Kolejowy silnik spalinowy - z reguły silnik wysokoprężny z wtryskiem bezpośrednim (są jednakże wyjątki np. XVI JV 170/240 mający wtrysk pośredni), poza nielicznymi wyjątkami posiadający doładowanie poprzez turbosprężarkę, a często wyposażony również w chłodnicę powietrza doładowującego celem wzrostu mocy i sprawności.
Kolejowe silniki spalinowe można umownie podzielić na silniki do:
W lokomotywach manewrowych stosuje się silniki o mniejszych mocach, ponadto dobrze sprawdzają się tam silniki o niezbyt dużym doładowaniu (lub wręcz bez doładowania - wyjątki) i mniejszym wysileniu.
W lokomotywach trakcyjnych stosuje się silniki o wysokim doładowaniu, często z wydajną międzystopniową chłodnicą powietrza doładowującego (intercooler), o dużym wysileniu i dużej mocy.
Istotnymi zagadnieniami przy projektowaniu spalinowych silników kolejowych są:
- ograniczanie masy i rozmiarów zewnętrznych silnika z uwagi na dodatkowy osprzęt lokomotywy i szczupłość posiadanego miejsca
- uzyskanie dużej trwałości silnika przy jego jednoczesnym dużym wysileniu
- uzyskanie niskiego jednostkowego zużycia paliwa przy zachowaniu norm ekologicznych (emisja spalin i ich czystość) oraz utrzymaniu norm poziomu hałasu i wibracji
- uzyskanie możliwie wąskiego silnika dla lokomotyw manewrowych celem poprawy widoczności z kabiny maszynisty
- uzyskanie dobrej dynamiki pracy (szybka reakcja na "dodanie gazu")
- uzyskanie pewności ruchowej (małe nakłady na obsługę bieżącą),
- uzyskanie łatwego rozruchu (układy podgrzewające zimny silnik przed uruchomieniem)
- uzyskanie niskiego zużycia oleju silnikowego poprzez dokładną obróbkę i montaż oraz zapewnienie właściwych temperatur pracy oleju (wydajne chłodnice olejowe, układy wstępnego smarowania silnika z napędem elektrycznym).
Z powodów ekologicznych (niespełnianie norm czystości spalin i hałasu) praktycznie został wycofany z użycia silnik dwusuwowy (stosowany m.in. w spalinowozach ST44). Natomiast coraz lepsze parametry olejów silnikowych sprawiają, że silniki nowszej generacji mają wyraźnie większe obroty pracy i większą moc uzyskiwaną z jednostki objętości skokowej (zwiększone wysilenie).
Przyjęty układ konstrukcyjny silnika dużo zależy od tradycji i doświadczenia w konstrukcji silników. Przykładowo na kontynencie amerykańskim dominują silniki w układzie rzędowym, o bardzo dużej pojemności z cylindra i niskich obrotach pracy (poniżej 1000 rpm[1]), z wydajnym turbodoładowaniem. Wiąże się to przyjętym układem pracujących tam lokomotyw, mających układ jednokabinowy, zbliżony do lokomotyw manewrowych w Polsce. Ponadto lekkość konstrukcji silnika nie była na w USA na pierwszym miejscu; ważne była niskie koszty obsługi i duże przebiegi międzynaprawcze. Na kontynencie Europejskim bardziej preferowane były silniki o lżejszej konstrukcji, mniejszej pojemności z jednego cylindra i wyższych obrotach pracy.
Polska posiadała spore tradycje w projektowaniu kolejowych silników spalinowych. Były one projektowane w Centralnym Biurze Konstrukcyjnym Silników Spalinowych (CBKSS) w Warszawie, gdzie oprócz konstrukcji własnych (rodzina silników a8C22 czy 12C22) były dokonywane rozliczne poprawki konstrukcyjne i modyfikacje silników z licencji FIAT (rodzina silników 2112 SSF) i produkowanych następnie w Zakładach H. Cegielskiego w Poznaniu. Biuro konstrukcyjne było też w Zakładach Mechanicznych im. M.Nowotki w Warszawie, gdzie powstał 12-cylindrowy silnik CD19 o mocy 800 KM - konkurencyjny dla a8C22. Do konstruktorów twórców polskich silników kolejowych można zaliczyć takich inżynierów jak: inż. Zygmunt Okołów, Stanisław Krzętowski, Jan Mazurek, Cyprian Suchocki.
| Oznaczenie | a8C22 | a8C22W | 12C22W | 2112SSF | W2112SSF | 2116SSF | LDA28 | PD1M | 14D40 | XVI JV 170/240 | GE 7FDL 12 EFI |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Obieg | czterosuw | czterosuw | czterosuw | czterosuw | czterosuw | czterosuw | czterosuw | czterosuw | dwusuw | czterosuw | czterosuw |
| Układ cylindrów | widlasty | widlasty | widlasty | widlasty | widlasty | widlasty | dwurzędowy | rzędowy | widlasty | widlasty | widlasty |
| Doładowanie | turbospręż. | turbospręż. | turbospręż. | turbospręż. | turbospręż. | turbospręż. | turbospręż. | turbospręż. | turbospręż. | brak danych | turbospręż. |
| Intercooler | brak | jest | jest | brak | jest | jest | brak danych | jest | brak danych | brak danych | jest |
| Ilość cylindrów | 8 | 8 | 12 | 12 | 12 | 16 | 12 | 6 | 12 | 16 | 12 |
| Średnica cylindra | 220 mm | 220 mm | 220 mm | 210 mm | 210 mm | 210 mm | 280 mm | 318 mm | 230 mm | 170 mm | 229 mm |
| Skok tłoka | 270 mm | 270 mm | 270 mm | 230 mm | 230 mm | 230 mm | 360 mm | 330 mm | 300 mm | 243 mm | 267 mm |
| Pojemność skokowa | 81600 cm³ | 81600 cm³ | 122000 cm³ | 95600 cm³ | 95600 cm³ | 128000 cm³ | 266000 cm³ | 157200 cm³ | 151000 cm³ | 88340 cm³ | 131960 cm³ |
| Stopień sprężania | 13,5 | 13,5 | 12,5 | 11,3 | 11,3 | 11,3 | brak danych | brak danych | 14,5 | 13,5 | brak danych |
| Moc maksymalna | 800 KM | 1200 KM | 1700 KM | 1700 KM | 2250 KM | 3000 KM | 2100 KM | 1200 KM | 2000 KM | 600 KM | 2900 KM |
| Obroty mocy maks. | 1000 rpm | 1000 rpm | 1100 rpm | 1500 rpm | 1500 rpm | 1500 rpm | 750 rpm | 750 rpm | 750 rpm | 1100 rpm | 1050 rpm |
| Ciśnienie doładowania | 1,6 atm | 2,1 atm | 1,9 atm | 2,0 atm | 2,4 atm | 2,4 atm | 2,1 atm | brak danych | 2,0 atm | brak danych | brak danych |
| Średnie ciśnienie użyteczne (Pe) | 8,8 atm | 13,2 atm | 11,4 atm | 10,6 atm | 14,4 atm | 14,4 atm | 10,4 atm | 9,16 atm | 8,1 atm | 5,55 atm | 18,8 atm |
| Masa silnika | 7300 kg | 7400 kg | 9500 kg | 8600 kg | 8600 kg | 11100 kg | 21000 kg | brak danych | 12500 kg | 5600 kg | 15840 kg |
| Napęd lokomotywy | SM42 | SM31 | SP45 | SP45 | SU46 | SP47 | ST43 | SM48 | ST44 | SM41 | 311D |
| Zastosowanie | seryjnie | seryjnie | prototyp | seryjnie | seryjnie | prototyp | pierwsze wersje | seryjnie | seryjnie | seryjne | seryjne |
