Historia motocykli wg Lecha: Rozwój silników spalinowych na początku XX wieku

W moim pojęciu pierwsze dekady XX wieku to najpiękniejszy okres rozwoju motocykli i zapewne nigdy się już on nie powtórzy. Co prawda już wtedy konstruktorzy zorientowali się, że zarówno para wodna, jak i elektryczność, to ślepe zaułki motoryzacji, za to silniki spalinowe miały w sobie wielki potencjał. „Elektryki” – owszem, fajne, ale wymagały ciągłego ładowania baterii i zasięg miały dosyć marny (i tak w zasadzie jest do dziś), a „parowce” z natury rzeczy musiały być duże, ciężkie i z powodu wysokiego ciśnienia w kotle oraz pracy przy otwartym ogniu niebezpieczne i uciążliwe w użyciu.

A tak przy okazji – czy wiecie, kiedy pojawił się pierwszy poważny kryzys paliwowy w Europie? Gdzieś tak w połowie XIX wieku, a więc w najlepszych czasach rewolucji przemysłowej, kiedy to na potrzeby zasilania powszechnych już wtedy silników parowych wytrzebiono zasoby leśne niemal do ostatniego drzewa. Tak działo się np. w Wielkiej Brytanii, gdzie rozwój przemysłu był najszybszy. Jadąc pierwszy raz motocyklem przez Anglię dziwiłem się, czemu te ich lasy są jakieś takie równe, a drzewa wszędzie rosną w szeregach. Dowiedziałem się wtedy, że naturalnych lasów nie ma tam już od co najmniej 150 lat…

Zasilić, ale czym?

Z silnikami spalinowymi był nieco mniejszy kłopot, chociaż też początkowo napotykano spore trudności. Owszem – o ile samą jednostkę napędową dało się jakoś skonstruować, to jednak kwestia tego, co wlać do zbiornika, była dosyć skomplikowana. Na początku XX wieku nie było przecież jeszcze wielkich rafinerii, więc o coś w rodzaju benzyny wcale nie było łatwo.

Można ją było kupić jedynie w wyspecjalizowanych zakładach, jak np. apteki. I to właśnie one były pierwszymi stacjami benzynowymi, a kupić w nich można było ligroinę, czyli rozpuszczalnik benzynowy, pochodzący z procesu rektyfikacji ropy naftowej. Możemy więc śmiało powiedzieć, że pierwsze pojazdy spalinowe zasilane były rozpuszczalnikiem. Lżejsze benzyny zaczęto stosować nieco później, gdy silniki stawały się doskonalsze i zwiększał się ich stopień sprężania. Pod koniec XIX wieku, przy tak niskim stopniu sprężania, jednostki napędowe zadowoliłyby się czymkolwiek, byleby to coś w miarę sprawnie parowało i tworzyło z powietrzem mieszankę wybuchową. Mocniejszy bimber pewnie też by się nadał.

Dopiero na początku lat 20. ubiegłego wieku apteki, hotele, warsztaty czy nawet restauracje przestały pełnić rolę składów benzyny, bo wraz z bujnym rozwojem motoryzacji zaczęły powstawać pierwsze sieci stacji paliwowych. Pierwsze stacje benzynowe z prawdziwego zdarzenia pojawiły się w Polsce w roku 1924 i zlokalizowane były w Warszawie, czyli tam, gdzie pojazdów było najwięcej. Stacje te, zwane „pompami”, działały dwustopniowo. Najpierw ręcznie przepompowywało się paliwo z podziemnego zbiornika do mniejszego szklanego zasobnika z podziałką co 5 litrów, a dopiero stamtąd paliwo grawitacyjnie rurą spływało do baku pojazdu. Jeszcze ze 30 lat temu widziałem takie zdewastowane urządzenie, w krzakach, gdzieś przy ujściu Wisły do Bałtyku.

Wróćmy jednak do samych motocykli. Dzisiaj, po niemal 150 latach od pojawienia się tych pojazdów na drogach, mniej więcej wiemy jak je budować i pewnie można uznać, że są maszynami niemal doskonałymi. Na początku XX wieku znajdowały się one jednak w absolutnej fazie eksperymentów, a inżynierowie zastanawiali się, co tu zrobić, żeby było jak najlepiej.

Technologie i odpowiednie materiały były już w tamtych czasach dostępne i stały na dosyć wysokim poziomie. Owszem, motoryzacja była jeszcze w powijakach, ale przecież maszyny parowe miały wtedy już ze 200 lat i służyły do napędu skomplikowanych mechanicznie urządzeń, jak maszyny włókiennicze, parowozy czy maszyny kopalniane. Z dobrą podbudową mechaniczną rozwój silników spalinowych poszedł więc błyskawicznie.

Nawet pierwsze jednostki, wywodzące się w prostej linii od silników parowych, wcale nie były jak na owe czasy prymitywne i bardzo awaryjne. Przecież pierwsza oficjalnie odnotowana przejażdżka samochodem, która miała miejsce w roku 1888, kiedy Bertha Benz podprowadziła potajemnie mężowi brykę z garażu, odbyła się na dystansie aż 90 km! Co prawda po drodze było kilka awarii, ale nie na tyle poważnych, żeby nie poradziła sobie z nimi całkowicie nieobeznana z tematem kobieta. Potem było już tylko lepiej – poprawiano układy paliwowe i zapłonowe, a silniki stawały się coraz bardziej wydajne i mniej awaryjne.

Słów kilka o rozrządzie

Z naszego punktu widzenia pierwsze spalinowe jednostki napędowe były dosyć prymitywne – skrzyń biegów nie było wcale, a cylinder wraz z głowicą wydłubane były z jednego kawałka żeliwa (tzw. ślepaki). Zawór wydechowy sterowany był mechanicznie, poprzez popychacz, ale zawór ssący był tzw. atmosferyczny – uchylał się w wyniku powstającego w cylindrze podciśnienia. Zawory atmosferyczne jakoś tam się sprawdzały w silnikach bardzo wolnoobrotowych (ok. 1000-1500 obr./min), ale potem było już gorzej i coś trzeba było z tym fantem zrobić.

Pierwsze silniki z obydwoma zaworami sterowanymi popychaczami pojawiły się w roku 1904 i jako jeden z pierwszych na świecie wprowadził je w swoich maszynach Opel. Dosyć rozpowszechnionym wtedy rozwiązaniem rozrządu był tzw. dolot nad wylotem (IOM). Było to poniekąd koniecznością przy zespolonej konstrukcji głowicy i cylindra. Najpierw od góry instalowano korek z zaworem wydechowym, a następnie zamykano całość górnym korkiem z zaworem ssącym. Potem pojawiły się silniki z rozrządem dolnozaworowym (lub, jak kto woli, bocznozaworowym) SV i klasyczne górnoronozaworowce (OHV).

Cztery zawory na cylinder czy wałki rozrządu w głowicach to też wcale nie jest temat współczesny. Co prawda w czasach przedwojennych nie były one stosowane nagminnie, a jedynie w konstrukcjach sportowych, ale były! Francuski wyczynowy Peugeot 500 Double Arbre miał dwa wałki rozrządu w głowicy (DOHC) i cztery zawory na cylinder już w 1913 roku.

Era romantyzmu

Początek XX wieku to były naprawdę ciekawe czasy. Konstruktorzy nie musieli krępować się wytycznymi działu księgowości co do budżetu, ani nawet podszeptami marketingowców, co tu zrobić, żeby towar lepiej się sprzedawał. Kierowali się jedynie najlepiej pojętą wiedzą mechaniczną oraz intuicją.

Eksperymentowano więc nie tylko z liczbą i układem cylindrów, bo klasyczny dzisiaj cykl Otto wtedy nie wydawał się tak oczywisty. Przykładem tego może być skonstruowany w roku 1882 przez Atkinsona silnik o różnych długościach suwów. Dzięki skomplikowanemu układowi popychaczy łączących tłoki z wałem korbowym, suw pracy był dłuższy od suwu sprężania, przez co w momencie rozpoczęcia suwu wydechu ciśnienie gazów spalinowych był równe atmosferycznemu, a ich energia w pełni wykorzystana. Dzisiaj znowu powraca się do tej zapomnianej na lata idei.

Innym przykładem innowacyjnego myślenia był opatentowany w roku 1905 silnik Knighta, w którym rolę zaworów spełniają okna znajdujące się zarówno na obwodzie cylindra (blisko głowicy) jak i w specjalnej tulei znajdującej się pomiędzy tłokiem a cylindrem silnika. Ta dodatkowa tuleja sterująca otwarciem okien pełni (wraz z układem sterującym) rolę rozrządu. Miałem okazję kiedyś posłuchać pracy takiego silnika – jest niemal całkowicie bezszelestna, bo wyeliminowano z niej wszystkie klapiące krzywki, popychacze i dźwigienki pośrednie. Szkoda, że te jednostki stosowano jedynie w samochodach. 

Nuda, nic się nie dzieje

Z historycznego punktu widzenia współczesne motocykle to po prostu nuda. Od co najmniej 20 lat praktycznie nic się w nich nie zmienia. Królują górnozaworowe silniki, wtrysk paliwa, hydrauliczne hamulce i coraz większe pokłady elektroniki. Gdy porównamy to z bogactwem pomysłów inżynierów sprzed 120 lat, praktycznie w każdym elemencie konstrukcji motocykli (zawieszenia, silniki, hamulce, ramy), to wydaje się, że dotarliśmy do granic możliwości rozwoju, a może po prostu potrzeb użytkowników.

Można nawet odnieść wrażenie, że nad kolejnymi generacjami doskonałych maszyn nie pracują już żywi inżynierowie, tylko skomplikowane programy komputerowe, całkowicie odarte z romantyzmu pięknych pionierskich czasów. Przy czym jest dla mnie oczywistym, że współczesne motocykle jeżdżą lepiej i szybciej niż „staruchy”, tylko zwyczajnie nieco brak im duszy.

Zdjęcia: archiwum redakcji