في منتصف الستينيات، واجهت شركة ماك للشاحنات تحديات جمة تمثلت في مشاكل تدفق نقدي، وتراجع في حصتها السوقية، وترتيب محركاتها الأقل تنافسية مقارنة بمنافسيها مثل كومنز وديترويت ديزل. دفع هذا الوضع إدارة الشركة في ألينتاون، بنسلفانيا، إلى المخاطرة بمستقبل الشركة بالكامل، ورهانها على مفهوم محرك مبتكر: محرك ماكسيدين (Maxidyne) الذي تم تركيبه في طراز ماك آر-موديل (R-Model) الجديد كلياً. لم يقتصر دور هذا المحرك على إنقاذ الشركة فحسب، بل أعاد كتابة قواعد الدفع في قطاع الشاحنات الثقيلة.
لفهم سبب كون محرك ماكسيدين إنجازاً هندسياً، يجب العودة إلى طريقة عمل محركات الديزل التقليدية في منتصف الستينيات. كانت هذه المحركات تنتج عادةً ذروة عزم الدوران ضمن نطاق دورات محرك ضيق نسبياً يتراوح بين 1600 و 1800 دورة في الدقيقة. وعندما تواجه الشاحنة منحدرًا حادًا، وتنخفض سرعة المحرك دون هذا النطاق الضيق، كان أداء المحرك يتراجع، وكان على السائق تخفيض السرعة لمنع إجهاد المحرك. هذا السلوك هو أحد الأسباب التي دفعت الشاحنات لاستخدام علب تروس ذات 11 أو 13 أو حتى 15 سرعة.
ثورة ماكسيدين في مفهوم الطاقة المستمرة
لقد حطم محرك ماكسيدين مفهوم المحركات التقليدية. تم تصنيفه مبدئيًا باسم ENDT 675، وهو محرك بست أسطوانات خطية بسعة 11 لترًا، ينتج قوة متواضعة ظاهريًا تبلغ 237 حصانًا. لكن السحر الحقيقي كان يكمن في منحنى عزم الدوران. فبينما كانت محركات المنافسين تخنق عند الدورات المنخفضة، كان محرك ماكسيدين يصل إلى ذروة عزم الدوران البالغة 906 رطل-قدم عند 1200 دورة في الدقيقة فقط.
بالإضافة إلى توفير ذروة عزم دوران مبهرة عند دورات منخفضة، قدم محرك ماكسيدين زيادة مذهلة في عزم الدوران بنسبة 52%، مما يعني أنه عند الدورات المنخفضة، كان ينتج عزم دوران أعلى بنسبة 52% مما كان ينتجه عند أعلى نقطة للقوة الحصانية. كان هذا في عصر كانت فيه محركات الشاحنات القياسية تتمتع بزيادة في عزم الدوران تتراوح بين 15% و 20% فقط. تم تصميم محرك ماكسيدين بطريقة مختلفة. فعندما كانت شاحنة ماك تواجه تلاً وتبدأ سرعة المحرك في الانخفاض، كان الشاحن التوربيني المدفوع بالعادم ونظام تحكم ميكانيكي في حقن الوقود يعملان. على عكس محركات الديزل التقليدية، كان ماكسيدين يزيد من شحنة الوقود وإمداد الهواء لكل دورة مع تباطؤ المحرك. وكانت النتيجة هي خرج قوة حصانية ثابت تقريبًا عبر نطاق تشغيل واسع وقابل للاستخدام من 1200 إلى 2100 دورة في الدقيقة. كان لديه نطاق طاقة قابل للاستخدام أوسع من منافسيه.
هذا التوزيع الواسع للطاقة سمح لماك بتنفيذ خدعة بارعة. على عكس المنافسين الذين استخدموا 10 أو 13 أو حتى 15 سرعة، تم ربط محرك ماكسيدين بناقل حركة بسيط وقوي بخمس سرعات يسمى ماكسيتوركي (Maxitorque). نظرًا لأن المحرك كان يتمتع بقوة سفلية كبيرة، فإنه احتاج فقط إلى خمس سرعات متباعدة على نطاق واسع لإنجاز العمل. كان بإمكان سائقي الشاحنات تشغيل شاحنة ماك محملة بالكامل من التوقف التام في الترس الرابع أو الخامس دون إجهاد القابض أو إتلاف نظام الدفع. عندما واجهت شاحنة ماك آر-موديل المزودة بماكسيدين منحدرًا شديدًا بنسبة 6% على الطريق السريع، لم تكن بحاجة إلى تخفيض 5 سرعات والزحف بسرعة 5 ميل في الساعة مثل شاحنات كومنز أو ديترويت ديزل. ببساطة، كان السائق يبقى في الترس الرابع، ويسمح لدورات المحرك بالانخفاض إلى 1200 دورة في الدقيقة، ويشاهد الشاحنة وهي تقهر التل بسرعة ثابتة تبلغ 25 ميل في الساعة.
الاختراق في التوربين الطرفي والتبريد البيني
أدركت شركات كومنز وكتربلر وديترويت ديزل أن صيغة الطاقة العالية الدورات والتروس العالية الخاصة بها كانت معيبة جوهريًا، وقضت العقد التالي في محاولة بناء نسخ مقلدة لمحرك ماك ماكسيدين ذات عزم دوران مرتفع. ومع ذلك، لم تتوقف ماك عن الابتكار، وحولت انتباهها إلى إدارة الإجهادات الحرارية والميكانيكية المتزايدة الناتجة عن عزم الدوران العالي عند سرعات المحرك المنخفضة.
في عام 1973، يُنسب الفضل إلى ماك على نطاق واسع في تقديم أول سلسلة محركات شاحنات طرق سريعة مزودة بمبرد بيني للهواء إلى الهواء في العالم - وهي سلسلة ماكسيدين 300. لتغليف نظام المبرد البيني هذا دون الحاجة إلى أنابيب ضخمة حول المحرك، ابتكر مهندسو ماك نظامًا ذكيًا ومستقلًا يسمى "التوربين الطرفي" (Tip Turbine)، وتم تطبيقه على محركات مثل محرك ENDT 676 "كول باور" (Cool Power) الأسطوري المبرد بينيًا.
في التوربين الطرفي، يضغط الشاحن التوربيني الهواء من صندوق الهواء كالمعتاد، ولكن يتم تحويل جزء صغير من تيار الهواء المضغوط هذا لتشغيل توربين صغير عالي السرعة مكون من 66 شفرة. تم توصيل التوربين مباشرة بمروحة ذات 10 شفرات تقوم بدفع الهواء البارد المحيط عبر زعانف المبرد البيني قبل تفريغه في حجرة المحرك. سمح هذا لوحدة المبرد البيني بالجلوس مباشرة فوق مشعب السحب، مما قلل بشكل كبير من مسار السحب وحسن الاستجابة تحت الحمل.
ساعد هذا النظام المحرك سداسي الأسطوانات الخطي سعة 11 لترًا على إنتاج قوة تتراوح بين 285 و 315 حصانًا وعزم دوران هائل يبلغ 1080 رطل-قدم، مما ينافس أداء محرك ماك V8 الثقيل سعة 14 لترًا ENDT 865. لاحقًا، دفعت إصدارات الصمامات الأربعة من سلسلة 300 في النهاية إلى إنتاج عزم دوران مذهل بلغ 1425 رطل-قدم. خلال الثمانينيات، تطورت عائلة ماكسيدين إلى E6، وأطلق لاحقًا محرك EM7 بسعة 11.9 لترًا إنتاجه في عام 1989، واستمر لمدة 15 عامًا. تم بناء هذه المحركات كدبابات، بقلوب ميكانيكية رفضت ببساطة أن تموت.
