Każdy, kto tankował samochód, zna jego pracę, choć nie zna jego nazwiska. Liczba 95 na dystrybutorze to daleki potomek badań, które przed stu laty prowadził w małym warsztacie na południu Anglii Harry Ricardo. Pierwszy raz przeczytałem o nim u Janusza Meissnera, we wspomnieniach. Po polsku nie napisano o nim prawie nic. Spróbuję to trochę nadrobić.
Chłopak, który budował silniki
Harry Ralph Ricardo urodził się w 1885 roku w Londynie. Ojciec był architektem, dziadek ze strony matki, Alexander Rendel, znanym inżynierem budującym mosty i porty. Z tej mieszanki wyszedł chłopak, który zamiast grać w krykieta, budował w szkole maszyny parowe.
Na studiach w Cambridge zbudował motocyklowy silnik, na którym wygrał uczelniane zawody w oszczędności paliwa. Już wtedy interesowało go to, co później stało się sprawą jego życia: co właściwie dzieje się w cylindrze w ułamku sekundy po zapłonie i dlaczego jedne silniki robią to dobrze, a inne źle.
Czołg, który dostał serce
W 1916 roku na froncie zachodnim pojawiły się pierwsze brytyjskie czołgi. Były wolne, zawodne i napędzane silnikami, które do tego zadania po prostu się nie nadawały. Ricardo dostał zlecenie zaprojektowania silnika specjalnie do czołgu.
Powstał sześciocylindrowy silnik o mocy 150 koni mechanicznych, który napędzał czołg Mark V. Był mocniejszy od poprzednika, prostszy w produkcji i przede wszystkim niezawodny, a w czołgu niezawodność silnika decyduje o tym, czy załoga wróci. Kto siedział kiedyś w czołgu, wie, że silnik to nie jest jeden z podzespołów. To jest to, od czego zależy wszystko inne.
Stuk
Po wojnie Ricardo zajął się problemem, który męczył wszystkich konstruktorów: spalaniem stukowym. Kiedy podnosi się stopień sprężania, silnik daje więcej mocy i zużywa mniej paliwa, ale w pewnym momencie zaczyna stukać. Mieszanka zamiast spalać się równo, wybucha gwałtownie, a to niszczy tłoki i łożyska.
Wtedy nikt dokładnie nie wiedział, skąd to się bierze. Ricardo zbudował silnik badawczy, w którym stopień sprężania dało się zmieniać w czasie pracy, i zaczął metodycznie testować różne paliwa. Pracował przy tym między innymi z Henrym Tizardem, późniejszym ojcem brytyjskiego radaru, a badania wspierał koncern Shell.
Wynik był prosty i przełomowy zarazem: to, kiedy silnik zaczyna stukać, zależy w ogromnej mierze od paliwa. Jedne benzyny pozwalały na wysokie sprężanie, inne nie. Z tych prac wyrosło myślenie o paliwach w kategoriach odporności na stukanie, a potem skala liczb oktanowych. Dzisiejsza benzyna to w pewnym sensie jego dzieło.
Wir w komorze spalania
Drugim wielkim pomysłem Ricardo była głowica turbulentna do silników dolnozaworowych, które dominowały wtedy w samochodach. Tak ukształtował komorę spalania, żeby mieszanka przy sprężaniu była wtłaczana w ciasną przestrzeń nad tłokiem i wirowała. Wirująca mieszanka spala się szybciej i równiej, więc można było podnieść sprężanie bez stuku.
Zysk był odczuwalny od razu: więcej mocy z tego samego silnika, mniej paliwa. Licencję na głowicę kupili producenci na całym świecie, a opłaty licencyjne pozwoliły Ricardo utrzymać niezależną pracownię badawczą.
Diesel, który mógł się kręcić
W latach 30. Ricardo zajął się dieslem. Ówczesne silniki wysokoprężne były ciężkie i wolnoobrotowe, dobre do statków i elektrowni, ale nie do samochodów. Ricardo opracował komorę wirową nazwaną „Comet”: paliwo wtryskiwano do małej komory wstępnej, w której powietrze gwałtownie wirowało, a stamtąd płonąca mieszanka przechodziła do cylindra.
Dzięki temu diesel mógł kręcić się szybko, pracować ciszej i zmieścić się pod maską autobusu, ciężarówki, a w końcu osobówki. Na tej zasadzie działały przez dziesięciolecia miliony silników, aż zastąpił je wtrysk bezpośredni.
Sam jeździłem dieslowskim Citroënem C15, składanym w Nysie. Nie wiedziałem wtedy, że pod maską pracuje pomysł Ricardo. Silniki PSA XUD, które napędzały C15, Peugeota 205 i całą masę innych aut, korzystały z wersji jego komory wirowej aż do przełomu wieków, i to im zawdzięczały opinię silników, które pojadą prawie na wszystkim.
Co to jest:
- Nazwa jest szwedzka. „Dieselskydd” znaczy po szwedzku „ochrona diesla”, a preparat produkowany jest w Szwecji według receptury sprawdzonej w skandynawskiej zimie.
- Obecnie sprzedaje go w Polsce Kemetyl pod marką Black Arrow.
- Dawkowanie jest oszczędne: 1 litr preparatu na 1000 litrów paliwa, czyli pół litra na 500 litrów.
Jak działa:
Olej napędowy zawiera parafinę, która na mrozie wytrąca się w postaci kryształków. Te zatykają filtr i przewody, a silnik gaśnie albo nie odpala. Depresator nie usuwa parafiny, tylko sprawia, że kryształki są drobne i przechodzą przez filtr. Producent twierdzi, że w zależności od jakości paliwa działa nawet do minus 39 stopni. Podobne preparaty konkurencji obiecują obniżenie temperatury użytkowania paliwa o 8–15 stopni, co jest bliższe realnym możliwościom takich środków.
Uczciwie, co działa, a co jest reklamą:
- Działa: ochrona przed zatykaniem filtra na mrozie. To jest jego prawdziwe zadanie.
- Warunek: trzeba go dodać przed mrozem, do ciepłego paliwa. Kiedy parafina już się wytrąciła, depresator jej nie rozpuści, trzeba wtedy ogrzać paliwo.
- Reklama: „poprawia pracę i zwiększa moc silnika” to hasło z etykiety, którego bym nie traktował poważnie. Na moc żaden depresator realnie nie wpływa.
- Latem nie był potrzebny, ale też nie szkodził. Stosowanie go „namiętnie do wszystkich diesli” było więc raczej tanią polisą niż koniecznością.
Kontekst historyczny:
W latach 90. paliwo na polskich stacjach bywało loterią, a letni olej potrafił „dotrwać” do pierwszych przymrozków. Dla kogoś, kto jeździł C15 czy innym starym dieslem, Skydd w bagażniku był zimowym odruchem jak skrobaczka do szyb. Dziś stacje sprzedają olej zimowy i arktyczny dopasowany do pory roku, więc taki dodatek jest potrzebny rzadziej, choć nadal ratuje przy bardzo silnym mrozie albo paliwie niewiadomego pochodzenia.
Lotnictwo
Ricardo był też wielkim orędownikiem zaworów tulejowych, w których zamiast zaworów grzybkowych w cylindrze porusza się tuleja z otworami. Jego badania wykorzystano w silnikach lotniczych Bristol i w Napierze Sabre, jednym z najmocniejszych silników tłokowych II wojny światowej. Zawory tulejowe okazały się ślepą uliczką techniki, ale w swoim czasie dały samolotom moc, której potrzebowały.
Co po nim zostało
Ricardo został członkiem Royal Society, a w 1948 roku dostał tytuł szlachecki. Zmarł w 1974 roku. Jego podręcznik o szybkobieżnych silnikach spalinowych uczył kolejne pokolenia konstruktorów, a firma, którą założył, działa do dziś jako jedna z najważniejszych pracowni badawczych w branży napędów.
Najważniejsze jest jednak coś, czego nie widać. Ricardo pokazał, że silnik to nie jest wynik wyczucia i szczęścia, tylko coś, co można zmierzyć, zrozumieć i poprawić. W tym sensie siedzi w każdym silniku, który dziś pracuje, także w tym, który właśnie stoi pod twoim oknem.
Warto przeczytać (po angielsku)
- Harry Ricardo, Memories and Machines: The Pattern of My Life (1968). Autobiografia, pisana lekko i z humorem.
- John Reynolds, Engines and Enterprise: The Life and Work of Sir Harry Ricardo (1999). Porządna biografia.
- Harry Ricardo, The High-Speed Internal Combustion Engine. Podręcznik, dla ambitnych.
