Ostatni silnik z Łodzi

Przez dekadę łódzkie biuro konstrukcyjne starachowickiej Fabryki Samochodów Ciężarowych zaprojektowało kilka rodzin silników.

Ostatnia, podobnie jak wcześniejsze, nie weszła do produkcji. W latach 60. Sztab Generalny Armii Radzieckiej, a za nim pozostałych armii Układu Warszawskiego zakładał wzrost zadań transportowych wojska przy jednoczesnym utrzymaniu ilości obsługi. Wynikała z tego konieczność stosowania pojazdów o większej ładowności. Koordynowane były także działania przemysłowe, do czego służyła Sekcja 7 Rady Wzajemnej Pomocy Gospodarczej. Podobnie jak armie innych krajów UW, Służba Czołgowo-Samochodowa MON wskazywała na konieczność zmniejszenia kosztów zakupu i eksploatacji, czyli na niezbędną unifikację pojazdów dla wojska z modelami cywilnymi. Resort obrony zakładał powstanie kolejnej rodziny samochodów wojskowych zunifikowanych z cywilnymi. Ostatnia, podobnie jak wcześniejsze, nie weszła do produkcji. W latach 60. Sztab Generalny Armii Radzieckiej, a za nim pozostałych armii Układu Warszawskiego zakładał wzrost zadań transportowych wojska przy jednoczesnym utrzymaniu ilości obsługi. Wynikała z tego konieczność stosowania pojazdów o większej ładowności.

Koordynowane były także działania przemysłowe, do czego służyła Sekcja 7 Rady Wzajemnej Pomocy Gospodarczej. Podobnie jak armie innych krajów UW, Służba Czołgowo-Samochodowa MON wskazywała na konieczność zmniejszenia kosztów zakupu i eksploatacji, czyli na niezbędną unifikację pojazdów dla wojska z modelami cywilnymi. Resort obrony zakładał powstanie kolejnej rodziny samochodów wojskowych zunifikowanych z cywilnymi.

Wojskowi przewidywali, że samochody będą cięższe, a do ich napędu wymagany będzie co najmniej 180-konny silnik. Wojsko, poprzez Ministerstwo Przemysłu Maszynowego i podległe mu Zjednoczenie Przemysłu Motoryzacyjnego zleciło Fabryce Samochodów Ciężarowych w Starachowicach prace nad nowymi silnikami o mocy 180 KM w wersji podstawowej. W drugiej kolejności fabryka miała przystąpić do projektowania nowej generacji samochodów.

Wspólnie z Ursusem

Kierownik Działu Silników w należącym do starachowickiej FSC Biurze Konstrukcyjnym nr 2 w Łodzi Jan Lech wyznaczył na konstruktora prowadzącego Leszka Ornafa. Spod jego ręki wyszła rodzina silników 0317/3170, potocznie nazywanych „małymi” ósemkami. Ich prototypy były w 1967 roku poddane wstępnym próbom w Starachowicach i w Łodzi. Te widlaste, 8-cylindrowe silniki benzynowe i wysokoprężne z pojemności 6,9 litra osiągały (odpowiednio) 150 i 140 KM.

Tymczasem nowa generacja 8-cylindrowych silników miała osiągać z 8,36 litra pojemności 180 KM w wersji podstawowej, oznaczonej V8 370. Projekt wstępny powstał już w listopadzie 1968 roku. – W przypadku nowych silników wojsko zmieniło wymagania. Przy „małych” ósemkach chciało w wersji benzynowej 150 KM, która miała uzupełnić 100-konne silniki S53 i S47. Ale we właśnie przygotowywanym do produkcji Starze 266 ten silnik już nie był perspektywiczny, bo wojsko przewidywało dalszy rozwój modelu i coraz większą ładowność tych samochodów. Postawiło też warunek, aby trwałość wynosiła 300 tys. km – wspomina Ornaf.

Dodaje, że projekt był częścią szerszego planu. Wojsko domagało się od przemysłu wielopaliwowych silników o mocy od 90 do 400 KM. – W MPM trwały dyskusje jak program silnikowy rozpisać na zjednoczenia i fabryki. W Starachowicach usiłowaliśmy się w to wpisać, zamierzając przygotować całą rodzinę silników o mocy do 270 KM. Wojsku zależało na stopniowej gradacji mocy, stąd myślałem o różnych ilościach cylindrów, od V6 do V10 a może nawet i V12 – opisuje Ornaf.

Projekt silnika V8 otrzymał poparcie Ministerstwa Przemysłu Maszynowego w postaci objęcia go planem koordynacyjnym problemu węzłowego. Ornaf pojechał na konsultacje do Jarosławskiej Fabryki Silników, która wdrożyła do produkcji rodzinę silników widlastych. Projekty konsultowane były także z NAMI, czyli radzieckim odpowiednikiem BKPMot.

- W 1969 roku zaprojektowałem jeszcze wersję z zapłonem iskrowym, bo wojsko nie odwołało takiego zamówienia. Miała wanienkową komorę spalania w denku tłoka. Fabryka mogłaby zaoferować taką wersję np. dla gazu – wskazuje Ornaf.

Dla wersji wysokoprężnej Ornaf wybrał komorę spalania projektowaną przez Zakłady Mechaniczne Ursus. W 1968 roku MPM podjęło decyzję o unifikacji silników Stara i Ursusa. Podwarszawski producent ciągników opracował całą rodzinę diesli o 2, 3, 4 i 6 cyl., których prototypy pracowały na hamowni działu badawczego Ursusa w 1968 roku.

W tym samym roku starachowicka FSC i ZM Ursus zawarły porozumienie o wspólnym przygotowaniu nowej rodziny silników. „Konstruktorzy zamierzali wykorzystać nową generację silników Ursusa, przygotowaną dla rodziny zunifikowanych ciągników U” opisywał Lech.

Wyjaśniał, że silniki Ursusa i Starachowic otrzymają taki sam skok tłoka i średnicę cylindra, wynoszące 110 mm oraz identyczną odległość płaszczyzn mocowania głowic od osi wałów korbowych. Ursus potrzebował diesli rzędowych, mających do sześciu cylindrów. Dla FSC łódzkie Biuro Konstrukcyjne nr 2 przygotowało jednostki widlaste. Co najważniejsze komora spalania Ursusa była przebadana i dawała obiecujące rezultaty.

Konwencjonalna, solidna konstrukcja

Prace nad V8 370 ruszyły od razu po zbudowaniu małych silników V8 typu 0317 i 3170. – Nie badaliśmy ich, ponieważ trzeba by poświęcić na to sporo pracy, a duża ósemka była pilna. Musieliśmy jak najszybciej doprowadzić do przedprototypów, aby zapewnić silniki do montażu w podwoziach – tłumaczy Ornaf.

Konstruktor wybrał konwencjonalną konstrukcję. Przyznaje, że mały V8 miał bardzo ambitne rozwiązania, ale mogły się odbić niekorzystnie na trwałości. – Tymczasem wojsko chciało niezawodnej jednostki, zniknął wymóg jak najmniejszych wymiarów. To była inna filozofia, stąd V8 370 to klasyczna konstrukcja, zaprojektowana z rezerwą trwałościową – zaznacza Ornaf. Wskazuje na typowy napęd wałka rozrządu z przodu silnika i umieszczone obok siebie korbowody z panewkami zwykłej budowy.

Żeliwny blok silnika był dzielony w osi wału korbowego. – Większy był prostszy od małego V8. Ale w kadłub też włożyłem dużo serca, były żebra usztywniające, załamania, żeby wygaszać drgania. Robiłem to na intuicję, ale myślę, że to by działało – przypuszcza Ornaf.

Konstruktor zastosował mokre tuleje cylindrowe. Pokrywy łożysk głównych wału korbowego zaprojektował jako jednolity odlew, ale w razie potrzeby pokrywy mogły być zamienione na indywidulane.

Cylindry były rozchylone pod kątem 90 stopni, a w rozwidleniu znajdował się podparty w pięciu łożyskach wałek rozrządu, a także dwucylindrowa sprężarka hamulcowa, której korpus był integralnym fragmentem kadłuba silnika, co zwiększało jego sztywność.

Lech przypominał, że łódzkie biuro dobrało kształt kanałów ssących na urządzeniu bezsilnikowym, natomiast do zbadania procesu spalania wykorzystało 1-cylindrowy silnik badawczy SB. W próbach dawał założone 17,7 kW (blisko 23 KM) przy 2800 obr/min, przy minimalnym spalaniu 228 g/kWh.

W założeniach masa silnika przekraczała 550 kg. Ornaf podkreśla, że jego promotor na Politechnice Łódzkiej, prof. Jan Werner miał zasadę, aby nie projektować z zapasem, tylko robić delikatniej, a pogrubić dopiero gdy coś pęka.

Zatwierdzona do budowy przedprototypów „duża” ósemka V8 370 miała d=110 mm oraz s=110. Wymiary główne były kwadratowe, ponieważ dzięki temu silnik był węższy niż przy dłuższym skoku. Długość korbowodów wynosiła 210 mm, gdy w starachowickich silnikach 359 mierzyły 235 mm.

Dokumentacja do wykonania przedprototypu powstawała od stycznia 1970 roku. – Zależało mi na zapewnieniu równomiernego spływu rysunków do prototypowni – podkreśla Ornaf, który wspomagał się nielicznym zespołem łódzkiego BK-2.

Nowości w Starachowicach

Technolodzy starachowiccy analizowali rysunki „dużego” V8, podobnie zresztą jak i „małego”. – Dawaliśmy im dokumentację i otrzymywaliśmy pisemną odpowiedź. Co można było, to korygowaliśmy. Byłby alarm, gdyby coś było nie technologiczne – uważa Ornaf.

Obróbką części zajął się kierowany przez Władysława Schabowskiego Wydział Obróbki Mechanicznej Zakładu Budowy Prototypów, który należał do Zakładu Doświadczalnego FSC.

Lech podkreślał, że wspólne z Ursusem opracowanie silnika znacznie przyspieszało prace konstrukcyjne, ułatwiało też życie dostawcom, bo zmniejszało asortyment części. Na łączną liczbę 1494 części diesla V8, z silnika Ursus pochodziło 52 proc., 20,2 proc. z silnika Star 359 i 1,3 proc. z silnika Polski Fiat 125p.

Dla fabryki nie tylko silniki były nowością. W 1969 roku Zakład Doświadczalny wyprowadził się z baraków do biurowca, powstały hale Wydziału Prototypowni oraz Wydziału Prób i Badań wraz z zapleczem technologicznym. Dyrektor Zakładu Doświadczalnego Antoni Chmielnicki wymieniał wśród nowości laboratorium chemiczne izotopowe, utworzenie pracowni tworzyw sztucznych i gumowych. – Uzupełniono wyposażenie w urządzenia wartości 5 mln zł. Zakład Doświadczalny ma 84 pracowników z wyższym i 119 ze średnim wykształceniem, to jest blisko jedna trzecia zatrudnionych. Łączne zatrudnienie w 1972 roku wyniosło 715 osób, a w 1975 będzie 760 osób – przewidywał na początku 1972 roku Chmielnicki.

Badania pierwszego egzemplarza przedprototypowego V8 370 ruszyły w sierpniu 1971 roku jeszcze w starej hamowni. – Miała 5 stanowisk wyposażonych w stare hamulce HWZ z Łodzi. Były tak zużyte, nie trzymały nawet obrotów badanego silnika. Te wodne hamulce wzorowane na Froudach miały odlewane z mosiądzu turbiny, które woda szybko niszczyła. To była chałtura – podsumowuje kierownik Działu Badań Silników Bogdan Marszałek.

- Po politechnice praskiej przyszedłem do pracy w FSC i niemal ręce mi opadły, gdy zobaczyłem w jakim stanie jest starachowicka hamownia. Poszedłem z tym do dyrektora Chmielnickiego, a on „Co się panu nie podoba?”. Chciałbym, żebyśmy się podciągnęli – wspomina Marszałek.

- Wtedy Chmielnicki poprosił mnie, żebym pojechał do Czechosłowacji i przywiózł dokumentację hamowni. Podczas studiów zwiedzałem zakłady, miałem w nich kolegów z roku. Pojechałem do Jablonca, Liberca, Mladej Boleslav. Na wzór ośrodka w Libercu przerobiliśmy hamownię i mieliśmy najnowocześniejszy taki obiekt w Polsce – zapewnia Marszałek.

Dodaje, że pierwszy hamulec wodny marki Schenck U1-25 był zakupiony w 1972 roku i został zainstalowany w jednym z dwóch boksów nowej hamowni. – W drugim boksie zainstalowaliśmy angielski hamulec elektrowirowy Heenan & Froude. W dalszych nowych boksach hamowni były montowane nowe hamulce elektrowirowe Schenck W 230 i W 260 – wymienia Marszałek.

Dwie wersje V8

Nowa hamownia rozpoczęła działalność dopiero w 1973 roku. – Ona tak momentalnie nie powstawała, bo był problem z dewizami. Marszałek jeździł do ZPMot po marki. Najpierw było gotowe jedno stanowisko, potem kolejne – wspomina Henryk Skrobisz, który pracował w hamowni prototypowych silników od 1969 roku.

Silnik V8 370 konstruowany przez Leszka Ornafa pod nadzorem Jana Lecha powstał w dwóch wersjach: z komorą spalania wzorowaną na silniku 359 i Ursusa U. – My badaliśmy silnik z naszą komorą spalania, zaś „ursusowski” przechodził próby w BKPMot i Ursusie – wymienia Marszałek.

Inżynierem prowadzącym badania silnika V8 370 w Starachowicach był Gustaw Korecki, który także dobierał aparaturę wtryskową. Skrobisz zapewnia, że problemów z uruchomieniem V8 370 nie było.

Badania przebiegały bez problemów. – Znacznie szybciej doszliśmy do założonych parametrów niż grupa warszawska i były one lepsze: 180 KM przy 2800 obr/min, 51 lub 53 kGm i zużycie jednostkowe jak w silniku 359, czyli 180 g/KMh przy maksymalnym momencie oraz minimalne zużycie paliwa 165 g/KMh – podkreśla Marszałek.

Skrobisz zajmował się badaniami trwałościowymi i zapewnia, że V8 370 przeszedł z powodzeniem dwa 450-godzinne cykle takich prób. Oznaczało to, że silnik kwalifikował się do wykonania prototypów.

W Łodzi, pod nadzorem Tadeusza Łapińskiego badany był V8 370 z komorą spalania silnika U. Prace przebiegały w hamowni łódzkiego technikum samochodowego na Bałutach oraz w hamowni Ursusa.

Lech zaznaczał, że masa suchego silnika z pewnymi prototypowymi naddatkami wynosiła 600 kg. „Dawało to współczynnik 0,3 KM na kg, gdy w 200-konnym Leylandzie stosowanym w Jelczach współczynnik był o 50 proc. mniejszy” porównywał Lech w miesięczniku Auto-Technika Motoryzacyjna z 1986 roku.

Kolejne wersje

Gdy dwa przedprototypowe silniki przechodziły badania, Ornaf projektował kolejne wersje widlastych ósemek. – Chcieliśmy ujednolicić konstrukcję silników widlastych z rzędowymi, instalując na nich głowice Ursusa. Stąd silnik V8 371z dwoma wałkami rozrządu po bokach kadłuba, aby zastosować nie zmienione głowice Ursusa. To potaniłoby produkcję – tłumaczy Ornaf.

Dyrektor Zakładu Doświadczalnego FSC wspominał, że wielokrotnie jeździł do Ursusa, aby omówić współpracę przy produkcji silników. – Jednak oni potrzebowali czegoś innego niż my. Ursus ograniczył obroty do 2200, my do 2600, oni małe moce od 40 KM, a nasze zbyt mocne dla nich. Ursus, w przeciwieństwie do nas nie kładł zbyt dużego nacisku na ekonomię, więc ze zużyciem paliwa też nie mogliśmy się dogadać – wspominał Chmielnicki.

- Nie rozważaliśmy, gdzie produkować te silniki. Obie strony miały zaściankowe ambicje. Ursus uważał, że jest pępkiem świata, ja też chciałem mieć dobry zespół silnikowy. W FSC dorobiliśmy się wtedy nowoczesnej hamowni silnikowej – przypomina Chmielnicki.

Ornaf uważa, że można było zrobić V8 nawet z wymiarami głównymi 115 x120. – Taki silnik załatwiałby wszystkie wojskowe potrzeby. Nawet wersja V12 byłaby możliwa i cała rodzina byłaby produkowana na elementach silnika 359. Wszystkie części zamienne jak korbowody, głowice, tłoki, sworznie byłyby wspólne. Dla wojska to miałoby sens, ono chciało także ponad 200 KM, więc V12 spełniłby wszystkie wymagania – zapewnia Ornaf. Dodaje że nie myślał o turbodoładowaniu, natomiast przygotował wstępne rysunki V10.

Te prace wykonywał już jako pracownik Ośrodka Konstrukcyjno-Badawczego Przemysłu Motoryzacyjnego. W 1969 roku ZPMot przyłączyło całe BK-2 do Biura Konstrukcyjnego Przemysłu Motoryzacyjnego i tak powstał OKBPMot Ośrodek Zamiejscowy w Łodzi, który zajął się konstrukcjami wojskowymi.

Na zlecenie FSC Ornaf nadzorował badania nad V8 370 do końca 1972 roku. – Jeździłem raz w tygodniu do Starachowic, a po wygaśnięciu zlecenia, prac już nie śledziłem – przyznaje konstruktor.

Prace własne FSC

Dyrektor Zakładu Doświadczalnego FSC powołał w maju 1971 roku Zdzisława Przygodę na konstruktora prowadzącego silników V8. – Z bazy 359 zaprojektowałem V8 oznaczony 365 i ta moja konstrukcja uzyskała wewnętrzną decyzję do wykonania prototypu. Odlewnia przygotowała omodelowanie kadłuba. Przy omodelowaniu głowicy natknęliśmy się na komplikacje. Kłopoty sprawiło omodelowanie ślimaka kanału dolotowego – wspomina Przygoda.

Bardzo możliwe, że ten silnik miał powiększoną średnicę czopów głównych z 80 mm w przedprototypach do 102 mm. Taką samą średnicę miały czopy w silnikach Leyland 400 produkowanych w Andorii.

Ostatecznie modelarze uporali się z modelami i wszystko było gotowe do odlewania głównych części. – Jednak w 1975 roku nadeszła decyzja ZPMot żeby wstrzymać prace i mój silnik pozostał na papierze – przyznaje Przygoda.

Zatrzymanie przez ZPMot prac nad silnikami V8 miało kilka przyczyn. – W Polsce nikt nie miał dewiz na zespołowe obrabiarki do obróbki widlastych kadłubów. Polski przemysł obrabiarkowy nie produkował maszyn zespołowych do obróbki kadłubów – tłumaczył Chmielnicki.

Lech dodawał, że innym powodem mógł być przełom w turbodoładowaniu silników i odejściu światowych producentów od jednostek widlastych na korzyść rzędowych.

Z będącego dumą FSC Zakładu Doświadczalnego ostał się jedynie budynek hamowni. – Wzniesiony w czynie społecznym pracowników Zakładu Doświadczalnego jest do wynajęcia – kończy Skrobisz.

Podziękowania dla: Waldemara Grzyba, Pawła Kołodziejskiego, Bogdana Marszałka, Leszka Ornafa, Andrzeja Pertyńskiego, Zdzisława Przygody, Henryka Skrobisza.

T&M nr 7-8/2020

Tekst: Robert Przybylski

Zdjęcia: Muzeum Przyrody i Techniki w Starachowicach