Spis treści:
Dziś wpis o silnikach samochodowych. Na tapet weźmiemy francuski benzynowy silnik typu leżak. Czyli przyjrzymy się francuskiej technice motoryzacyjnej lat 70. Przy czym termin leżak, nie jest terminem oficjalnym. Podobnie oficjalny nie jest anglojęzyczny termin suitcase (walizka), stosowany jako nazwa owego silnika. Oficjalnie jest to silnik X (moteur X), przy czym nazwa nie odnosi się do układu cylindrów owego motoru. Moteur X jest rzędową jednostką czterocylindrową (R4), a nie taką o układzie X.
Polska nazwa leżak tyczy się sposobu umiejscowienia silnika w komorze silnikowej. Jednostka tego typu nachylona jest do tyłu pod kątem 72°. Czyli leży prawie poziomo we wnętrzu komory silnikowej, stąd ten leżak. Natomiast anglojęzyczny termin suitcase (walizka) ma związek z budową silnika, która rzekomo ma przypominać walizkę.
Kolejna nazwa bohatera dzisiejszego artykułu to monoblok. Skąd monoblok? Otóż silnik typu leżak ma skrzynię biegów wbudowaną w miskę olejową. Jest to zresztą jedna z cech charakterystycznych silnika zwanego oficjalnie moteur X.
Autor: SMKA
Trochę historii
Leżak został zaprojektowany przez spółkę Société Française de Mécanique. Owa spółka założona została pod koniec lat 60. przez koncern motoryzacyjny Peugeot oraz koncern Renault. Leżak był pierwszym silnikiem zaprojektowanym przez ową spółkę. Produkcja odbywała się w miejscowości Douvrin, w północnej Francji.
Pierwszy silnik typu leżak wyprodukowany został w 1971 roku. Natomiast pierwsze auto z leżakiem pod maską to Peugeot 104 z 1972 roku. Moteur X napędzał pojazdy marek przynależących do koncernu PSA (Peugeot, Citroen, Talbot) oraz jeden model auta marki Renault (Renault 14). Czyli leżak zasadniczo napędzał francuzy. Można chyba uznać, iż silnik ten wzmocnił stereotyp samochodu francuskiego, jako samochodu o niestandardowych, wręcz dziwnych rozwiązaniach konstrukcyjnych.
Wszystkie auta napędzane silnikiem X były przednionapędowe. Wszystkie miały jednostkę zamontowaną poprzecznie we wnętrzu komory silnikowej. Leżak napędzał auta różnych rozmiarów: od małych autek segmentu A do całkiem sporego Citroena BX, klasyfikowanego jako samochód klasy średniej (segment D).
Budowa silnika typu moteur X
Wszystkie silniki typu leżak mają formę czterocylindrowego motoru rzędowego o zapłonie iskrowym. Leżak chłodzony jest przez wymuszony pompą obieg cieczy chłodzącej. Ciecz chłodząca opływa mokre tuleje cylindrowe. Kadłub silnika oraz jego głowicę producent wykonał ze stopu aluminium. Motor ma układ rozrządu typu SOHC, czyli jeden wałek na głowicy. Jak łatwo się domyślić, mamy raptem dwa zawory przypadające na cylinder. Wałek rozrządu oddziałuje na zawory poprzez dźwignię zaworową. Napęd wałka rozrządu odbywa się poprzez łańcuch. Wał korbowy leżaka podparty jest pięcioma łożyskami głównymi.
Moteur X ma układ typu crossflow. Czyli kolektor dolotowy znajduje się po jednej stronie silnika, a kolektor wydechowy po drugiej. Przy tego typu układzie kolektor wydechowy nie nagrzewa zbytecznie powietrza znajdującego się w kolektorze dolotowym. Chłodniejsze powietrze to większa gęstość powietrza, a tym samym większa moc silnika.
Silniki typu leżak mają stosunkowo niewielką pojemność skokową. Najmniejszą pojemnością charakteryzuje się wersja XV, 954 cm³. Następne w kolejności są wersje XW oraz XZ: odpowiednio 1124 cm³, oraz 1219 cm³. W wariancie XY ma już 1360 cm³. Leżak jest silnikiem nadkwadratowym: średnica cylindra większa od skoku tłoka. Wszystkie popularne odmiany silnika X są wolnossące.
Zasadniczo w jednostkach typu leżak, za zasilanie motoru w paliwo odpowiada gaźnik. Zależnie od wersji, producent stosował następujące układy gaźników: jeden gaźnik jednoprzelotowy, jeden gaźnik dwuprzelotowy, dwa gaźniki jednoprzelotowe, dwa gaźniki dwuprzelotowe. Jeśli idzie o zapłon mieszanki paliwowo powietrznej, Moteur X ma klasyczny aparat zapłonowy z rozdzielaczem napędzanym wałkiem rozrządu.
Produkowane seryjnie leżaki mają moc maksymalną wynoszącą od 45 KM (motor XV zasilana jednym jednoprzelotowym gaźnikiem), do 112 KM (motor XY z dwoma dwuprzelotowymi gaźnikami). Najmocniejsze nieseryjne monobloki to motory XY przystosowane do użytku w B-grupowych samochodach rajdowych (Citroen Visa Chrono i Citroen Visa Chrono II). Owe rajdowe silniki mają 1440 cm³ pojemności skokowej i osiągają moc 150 KM.
Skrzynia biegów
Moteur X ma ręczną skrzynię biegów wbudowaną w miskę olejową. Czyli ciśnieniowy układ smarowania silnika odpowiada również za smarowanie skrzyni biegów oraz przekładni głównej. Jak już wcześniej pisałem, jest to stosunkowo nietypowe rozwiązanie jak na silnik samochodowy.
Skrzynie biegów łączone z silnikiem typu leżak mają cztery bądź pięć przełożeń do jazdy w przód. Zasadniczo w autach z silnikiem X nie stosowano automatycznej skrzyni biegów. Ręczna skrzynia biegów łączona z leżakiem jest dwuwałkowa, ale ma coś, co można by określić mianem przekładni pośredniej. Czyli wał korbowy silnika, poprzez sprzęgło główne, przenosi moc na przekładnię złożoną z walcowych kół zębatych (przekładnia pośrednia). Owa przekładnia przenosi moc na jeden z wałków skrzyni biegów. Następnie moc zostaje przeniesiona (poprzez koła zębate skrzyni biegów) na drugi wałek skrzyni. Drugi wałek skrzyni napędza duże koło zębate przekładni głównej, skąd moc trafia na półosie napędowe (a następnie do kół napędowych).
Nietypowy układ konstrukcyjny leżaka umożliwił zbudowanie kompaktowego układu napędowego. Dodatkowo w autach z silnikiem leżak, obie półosie napędowe mają taką samą długość. Jest to zaleta, sprzyjająca dobremu prowadzeniu się przednionapędowego auta.
Jeszcze kilka słów o skrzyni biegów
Układ ze skrzynią biegów zabudowaną w misce olejowej ma swoje wady. Vide konieczność częstej wymiany oleju silnikowego. Wady takiego układu przeważają nad zaletami. Dowodem fakt, iż koncern PSA, pod koniec lat 80., zastąpił leżaka silnikami serii TU. Motor TU ma oddzielnie układ smarowania silnika oraz oddzielnie olej skrzyni biegów. Czyli układ powszechnie stosowany w silnikach samochodowych.
Wcześniej opisałem układ ze skrzynią biegów zabudowaną w misce olejowej, jako układ nietypowy. Owszem, jest on nietypowy z dzisiejszej perspektywy. Jednak kiedyś nie był on kompletnym dziwactwem. Stare auta z silnikiem umieszczonym poprzecznie miewały taki układ, vide Mini Morris oraz Peugeot 204. Istotną zmianą było pojawienie się w latach 60. dwóch włoskich aut: Autobianchi Primula oraz FIAT 128. Oba auta miały czterocylindrowy silnik rzędowy umieszczony poprzecznie oraz skrzynię biegów, która to nie pracowała w oleju silnikowym. Układ zastosowany w obydwu włoskich autach zyskał później wielką popularność, stając się poniekąd standardem w popularnych samochodach osobowych.
Leżeć!
Jak już dałem do zrozumienia, francuscy inżynierowie przechylili silnik do tyłu pod kątem 72°. Innymi słowy, silnik typu X jest umieszczony we wnętrzu komory silnikowej prawie poziomo. Przy tak mocno nachylonym motorze, skrzynia biegów znajduje się praktycznie pod silnikiem. Warto zauważyć, iż mocne przechylenie silnika, może utrudniać dostęp do świec zapłonowych i zaworów wydechowych.
Czy nachylenie silnika pod kątem 72° ma jakieś zalety? Cóż, jakieś tam ma. Dzięki temu, że motor praktycznie leży we wnętrzu komory silnikowej, Francuzom udało się wcisnąć koło zapasowe ponad silnikiem. Takie rozwiązanie występuje zarówno w Peugeocie 104, jak i w Renault 14. Koło zapasowe ponad silnikiem to większy bagażnik auta.
Nie wszystkie auta z leżakiem pod maską, mają koło zapasowe w komorze silnikowej. Citroen BX napędzany leżakiem ma koło zapasowe pod podłogą bagażnika.
Cytat z instrukcji Citroena BX
Czas na kilka cytatów odnośnie do francuskiego leżakowatego motoru. Pierwszy cytat pochodzi z instrukcji obsługi Citroena BX autorstwa Piotra Biegały. Jest to instrukcja napisana przez miłośnika BX-ów dla innych użytkowników owego pojazdu:
W BX sprzed 1988 roku stosowano silniki 1.4 typu monoblok, ze skrzynią biegów wbudowaną w miskę olejową. Pieszczotliwie zwano je „leżak“. To niestety najmniej udana jednostka napędowa. Miała spore problemy z niedosmarowaniem niektórych elementów, szybko się zużywała, powyżej 100 tys. km. pluła olejem gdzie się dało. Ze względu na skrzynię biegów w misce olejowej wymagała dobrego oleju i częstych wymian. Oznaczenia tych silników to: 150-XY. Jeżeli Twój BX to taki egzemplarz – nie martw się – gdy silnik dokona żywota, po prostu wymień go na nowszego 1.4 typu K1G, lub inny silnik – np. diesla.
Kolejny cytat: Peugeot 104
Teraz czas na cytat z książki Pojazdy francuskie. Jest to książka autorstwa Zdzisława Podbielskiego, napisana w latach 80. Cytowany fragment tyczy się Peugeota 104:
Podobnie jak Fiat 127, Peugeot 104 ma silnik umieszczony poprzecznie z przodu. Stosowanie tej koncepcji konstrukcyjnej przy małych wymiarach zewnętrznych pojazdu pozwala na uzyskanie znacznej przestrzeni użytecznej.
Kadłub silnika wykonany jest ze stopów lekkich, jako wspólny odlew wraz ze skrzynią biegów i przekładnią główną. Wspólny jest również system smarowania tych zespołów, tzn. wlewając olej do silnika napełniamy jednocześnie pozostałe dwa zespoły. Ilość oleju w bloku napędowym- 4,5 l, ale wymieniać olej trzeba często, co 5000 km przebiegu pojazdu. Podobnie jak kadłub, tak i głowica silnika wykonana jest ze stopów lekkich. W kadłubie osadzone są mokre tuleje cylindrowe, a w głowicy znajduje się wałek rozrządu sterujący zaworami ustawionymi względem siebie pod kątem 35°. Wał korbowy osadzony w kadłubie silnika, w 5 łożyskach napędza wałek rozrządu za pomocą łańcucha, natomiast napęd od wału korbowego na skrzynię biegów przekazywany jest za pomocą trzech kół zębatych o uzębieniu czołowym. Kadłub silnika pochylony jest pod dużym kątem, bo aż 72° od pionu, ku tyłowi pojazdu; niemal leży nad skrzynią biegów i przekładnią główną, tworząc niski zespół napędowy. Wskutek pochylenia silnika uzyskano nad nim miejsce na koło zapasowe, a więc zwiększenie przestrzeni bagażnika do 300 dm³. Niestety, tak ustawiony silnik jest kłopotliwy w obsłudze. Jeśli np. zawory ssące można regulować normalnie od góry, po uniesieniu maski silnika, to do zaworów wylotowych może być dostęp tylko od dołu, z kanału. Trudny jest również dostęp do rozdzielacza zapłonu, do świec zapłonowych, które można wykręcić tylko specjalnym kluczem przegubowym.
Do korka wlewu oleju mocowane są przewody układu chłodzenia silnika, a także uchwyt podtrzymujący przewody wysokiego napięcia świec zapłonowych. Aby odkręcić korek wlewu, trzeba najpierw uporać się z tymi przewodami. Na ogół jednak użytkownik Peugeota 104 nie powinien zrażać się tymi utrudnieniami- warto bowiem pamiętać, że samochody firmy Peugeot odznaczają się wysoką jakością wykonania i niezawodnością działania poszczególnych elementów.
Cytat odnośnie do Renault 14
Ponownie książka Pojazdy francuskie autorstwa Podbielskiego, lecz tym razem fragment odnośnie do silnika leżak napędzającego Renault 14:
Silnik w R-14 nie jest Renault, lecz Peugeota. Kierownictwo firmy Renault doszło do wniosku, że odpowiedni silnik ma współpracująca firma Peugeot. A potrzebny był silnik zajmujący możliwie mało miejsca w bryle samochodu, taki właśnie, jaki od 1972 r. napędza najmniejszy samochód firmy Peugeot, model 104. Silnik ten miał jednak zbyt niską moc, jak na potrzeby Renault. Z pojemności 954 cm³ wydobywano 46 KM wg normy DIN, a Renault potrzebował ok. 60 KM liczonych według tej samej normy. Zwiększono więc średnicę cylindrów i skok tłoków z 70×62 mm do 75×69 mm, uzyskując zwiększenie pojemności skokowej z 954 cm³ do 1218 cm³. Powiększono równie stopień sprężania z 8,8 do 9,3 i uzyskano zadowalającą moc silnika 42 kW (57 KM). Poprzecznie ustawiony silnik R-14 połączony jest w jedną całość ze skrzynią biegów i przekładnią główną.
Jest on bardzo ciekawie opracowany konstrukcyjnie. Składa się z trzech podstawowych części łatwo rozłączalnych, które wykonane są jako odlewy ze stopów lekkich. Górna część- głowica zawiera wałek rozrządu razem z dźwigienkami zaworowymi i zaworami. W środkowej części, kadłubie- umieszczono wymienne tuleje cylindrowe typu mokrego, których ścianki są bezpośrednio obmywane przez ciecz krążącą w silniku. Oryginalnie została rozwiązana trzecia, dolna część silnika. Pokrywy łożysk głównych osadzenia wału korbowego nie są oddzielne, jak w większości silników, lecz stanowią wspólny odlew i przykręcane są razem jako jeden blok. W tym jednolitym odlewie pokryw czopów głównych mieści się również pompa olejowa.
Wydawałoby się, że taka warstwowa konstrukcja silnika, to praktyczne rozwiązanie, a wcale tak nie jest. Silnik jest bardzo skomplikowany konstrukcyjnie i wymaga obsługi specjalistycznej, autoryzowanej stacji obsługi. Tak np. aby wymontować wałek rozrządu albo zawory, trzeba wymontować całą głowicę, a z kolei dla wymontowania głowicy trzeba wymontować z pojazdu cały silnik. Te trudności wynikają z dużego pochylenie silnika do tyłu- aż o kąt 72°. Prawie leżący silnik przysparza wielu trudności w obsłudze, po prostu bardzo trudny jest dostęp do wielu elementów silnika i jego osprzętu.
Po uniesieniu pokrywy (maski) komory silnika widać leżące płasko koło zapasowe, a pod nim całą plątaninę przewodów układu chłodzenia, elektrycznych i innych. Nawet wprawne oko nie od razu dostrzeże poziomo z prawej strony leżący rozdzielacz zapłonu i „zamaskowane” świece zapłonowe, do których wykręcenia potrzebny jest specjalny klucz. Chcąc wyregulować zawory, trzeba dokonać prawdziwej sztuki- zawory ssące można regulować od góry po uniesieniu maski silnika, ale drugi rząd zaworów- wydechowych, trzeba regulować dostając się od spodu pojazdu, z kanału.
Znając firmę Peugeot, która skonstruowała ten silnik, można jej ufać, że nie będzie on ulegał awariom, nie będzie sprawiał kłopotu użytkownikowi, a jeśli już trzeba coś naprawić, to podobno wyjęcie silnika z pojazdu trwa zaledwie pół godziny, ale w warunkach przystosowanej stacji do obsługi silników Peugeot 104 i R-14.
Razem z silnikiem połączona jest skrzynia biegów i przekładnia główna, umieszczona również w obudowie wykonanej ze stopów lekkich. Napęd z wału korbowego silnika przekazywany jest za pośrednictwem trzech kół zębatych do skrzyni biegów, a stamtąd do przekładni głównej. W przeciwieństwie do rozwiązań stosowanych w innych samochodach z przednionapędowym układem ustawionym poprzecznie, gdzie półosie napędowe są nierównej długości, układ napędowy R-14 ma półosie o równej długości.
Cały układ napędowy samochodu R-14 ma wspólny obieg oleju: tym samym olejem smarowane są elementy silnika, skrzyni biegów i przekładni głównej. Olej wypracowuje się szybciej niż w oddzielnych układach smarowania, dlatego wytwórnia zaleca wymianę oleju często, co 5 tysięcy przejechanych kilometrów. Oprócz wymiany oleju okresowe czynności obsługowe sprowadzone są do minimum.
Ten krytykowany za skomplikowaną budowę silnik pracuje bardzo równomiernie i daje pojazdowi dobre właściwości dynamiczne: prędkość od 0 do 100 km/h R-14 uzyskuje w 15,7 s. Samochód nie ma też wielkiego apetytu na paliwo, ale w tym pomaga mu już korzystny pod względem aerodynamicznym układ nadwozia.
Epilog
Czy leżak okazał się udanym silnikiem? Cóż, można mieć co do tego pewne wątpliwości. Oczywiście, moteur X napędzał wiele różnych francuskich aut lat 70. i 80. Jednocześnie mam wrażenie, że nie cieszył się w Polsce dobrą opinią. Przykładowo, Piotr Biegała dał w swojej pracy wyraźnie do zrozumienia, że leżak był najmniej udanym silnikiem stosowanym do napędu Citroena BX.
Aby być obiektywnym: być może taka, a nie inna opinia odnośnie do leżaka, wynika z jego nietypowej konstrukcji. Chyba można założyć, iż typowy polski mechanik samochodowy, nie miał do czynienia z autem, gdzie skrzynia biegów smarowana jest olejem silnikowym. Trudny dostęp do zaworów i świec zapłonowych również nie ułatwiał eksploatacji leciwych aut z leżakiem pod maską.
