Рыцарский двигатель

Рыцарь с клапанным клапаном двигателя

Эмблема на автомобиле Stearns с двигателем Knight

Двигатель Найта — это двигатель внутреннего сгорания, разработанный американцем Чарльзом Йелем Найтом (1868-1940), в котором используются золотниковые клапаны вместо более распространенной конструкции тарельчатого клапана .

Хотя со временем эти двигатели производились в больших количествах в США, конструкция Найта имела коммерческий успех благодаря разработке в Англии. Французы дали двигателю Knight более интенсивное развитие, чем любая другая страна. В конечном итоге патенты Найта были выданы как минимум в восьми странах и фактически созданы примерно тридцатью фирмами.

История

Сначала Найт попытался заставить весь цилиндр двигателя совершать возвратно-поступательное движение, открывая и закрывая выпускные и впускные отверстия. Хотя он и запатентовал эту конструкцию, вскоре отказался от нее в пользу принципа двойной скользящей втулки. При поддержке чикагского предпринимателя Л. Б. Килбурна в 1903 году в Оук-Парке, штат Иллинойс, был построен экспериментальный двигатель . Исследования и разработки продолжались до 1905 года, когда прототип прошел строгие испытания в Элирии, штат Огайо . Разработав практичный двигатель (стоимостью около 150 000 долларов), Найт и Килборн продемонстрировали на Чикагском автосалоне 1906 года полноценный туристический автомобиль «Silent Knight» . Автомобиль, оснащенный 4-цилиндровым двигателем мощностью 40 л.с. (30 кВт), стоил 3500 долларов.

Рыцарский двигатель

Конструкция Найта имеет две чугунные гильзы на цилиндр, бронзовые в некоторых моделях, скользящие внутри другой, причем поршень находится внутри внутренней гильзы. Втулки приводятся в действие небольшими шатунами, приводимыми в действие эксцентриковым валом, и на верхних концах имеются отверстия. Головка блока цилиндров (известная как « мусорная головка ») похожа на неподвижный перевернутый поршень с собственным набором колец, выступающих вниз внутри внутренней гильзы. Головки снимаются индивидуально для каждого цилиндра. Конструкция удивительно тихая, а золотниковые клапаны не требуют особого внимания. Однако его производство было дороже из-за необходимости точного шлифования поверхностей втулок. Что касается одноклапанных двигателей, компания Continental заявила, что они дешевле и проще в производстве, чем двигатели с тарельчатым клапаном. Кроме того, он потребляет больше масла на высоких скоростях, и его труднее завести в холодную погоду.

Конструкция двигателя обеспечивает более центральное расположение свечей зажигания для обеспечения лучшего прохождения пламени, большие отверстия для улучшения потока газа и полусферические камеры сгорания, что, в свою очередь, позволяет увеличить мощность. Кроме того, золотниковые клапаны требовали гораздо меньшего обслуживания, чем тарельчатые клапаны того времени, которые требовали регулировки, шлифовки и даже замены всего через несколько тысяч миль. Однако адиабатические и изотермические характеристики, сопровождающие повышенную мощность, обеспечиваемую большими (по сравнению с современными конструкциями тарельчатых клапанов) площадями отверстий во втулках, доказали ахиллесову пяту концепции двухмуфтового клапана. Большая часть преимуществ, которые можно было получить от увеличения объемного КПД, не могла быть реализована из-за неспособности передавать результирующее тепло с достаточно крутым градиентом, чтобы избежать чрезмерных внутренних температур, однако Гарри Рикардо указал на одинарный клапан с рукавом Берта-МакКоллума. типа, это пока поскольку масляная пленка между гильзой и стенкой цилиндра остается достаточно тонкой, гильзы прозрачны для нагрева. В результате этих тепловых условий, вопреки общепринятой практике, площадь впускного отверстия была уменьшена до существенно меньшей, чем площадь выпускного отверстия. Более поздние двигатели, имеющие более тонкие гильзы из стали и белого металла, обладают улучшенным уровнем рассеивания тепла, но проблемы с теплопередачей остаются характерными для конструкции, что ограничивает развитие потенциала, присущего двухмуфтовому клапанному двигателю.

Усовершенствования в конструкции и материалах более обычного тарельчатого двигателя устранили большинство преимуществ, изначально имевшихся у варианта с золотниковым клапаном, так что к началу 1930-х годов производство Silent Knight было прекращено, и лишь несколько французских автопроизводителей продолжали его выпускать. Война.

Найт и Килборн надеялись заинтересовать американскими производителями автомобилей двигатель, чтобы они могли предоставить лицензии на его производство, но поначалу желающих не нашлось. Пирс-Эрроу из Буффало, штат Нью-Йорк, протестировал двигатель на своем собственном и обнаружил, что он более мощный на скорости выше 30 миль в час (48 км/ч), а также едет быстрее. Однако они сочли его неподходящим для их автомобилей, поскольку считали, что скорость выше 55 миль в час (89 км/ч) небезопасна. Они также посчитали расход масла (около 2 литров на 70 миль) чрезмерным. Найт также получил плохую огласку в то же время, когда прототип автомобиля участвовал в Glidden Tour 1906 года , но выбыл в первый же день из-за механической неисправности.

Двигатель Найт-Даймлера, поперечный разрез

Даймлер-Найт

Даймлер 22 л.с. открытый 2-местный
(Пример 1909 года) талисман на крышке радиатора - Рыцарь (CY's).

Практически проигнорировав два письменных подхода инженера Эдварда Манвилла , директора компании Daimler , Найт передумал и решил попытаться заинтересовать своим двигателем английских производителей. В 1907 году Найт отправился на одной из своих машин в Лондон, где ему удалось встретиться с американцем Перси Мартином , также директором компании Daimler. Инженеры Даймлера протестировали двигатель, и результаты оказались достаточно обнадеживающими, и Даймлер создал секретную команду для полной разработки концепции Найта. Однако по завершении проекта это уже не был «Цельный рыцарь». Найт получил британский патент на свой модифицированный двигатель 6 июня 1908 года. В сентябре Даймлер объявил, что «Безмолвный рыцарь» двигатели будут установлены на некоторые модели 1909 года.

Чтобы противостоять критике со стороны конкурентов, Daimler поручил RAC (Королевскому автомобильному клубу) провести собственные независимые испытания Daimler-Knight. Инженеры RAC взяли два двигателя Knight и проработали их под полной нагрузкой в ​​течение 132 часов без остановок. Эти же двигатели затем были установлены на туристический автомобиль и проехали 2000 миль (3200 км) по гоночной трассе Бруклендс , после чего их сняли и снова обработали на стенде в течение 5 часов. Инженеры RAC сообщили, что при разборке двигателей заметного износа не было, цилиндры и поршни были чистыми, клапаны также не имели признаков износа. RAC был настолько впечатлен, что наградил Даймлера Трофеем Дьюара 1909 года .

Отчеты RAC привели к росту цены акций Daimler с 0,85 до 18,75 фунтов стерлингов. и конкуренты компании опасались, что тарельчатый двигатель скоро устареет. Уолтер Оуэн Бентли , основатель Bentley Motors , придерживался мнения, что двигатель Daimler-Knight работает так же хорошо, как сопоставимая силовая установка Rolls-Royce.

Двигатель Найт (значительно усовершенствованный инженерами Даймлера) привлек внимание европейских автопроизводителей. Даймлер купил у Найта права «на Англию и колонии» и разделил европейские права, в которых ему досталось 60%, с Минервой . бельгийской Европейские права были куплены у них и использованы Panhard et Levassor и Mercedes .

Привлеченный возможностями двигателя «Silent Knight», председатель Daimler связался с Найтом в Чикаго, и Найт обосновался в Англии недалеко от Ковентри в 1907 году. Компания Daimler наняла доктора Фредерика Ланчестера в качестве своего консультанта для этой цели, а также для серьезной модернизации и усовершенствования двигателя. Замысел Найта проходил в большой тайне. Дизайн Найта стал практическим предложением. Представленный в сентябре 1908 года новый двигатель произвел сенсацию. «Достаточно сказать, что грибовидные клапаны, пружины и кулачки и многие мелкие детали сметены телесно, что мы имеем почти идеально сферическую камеру взрыва, а чугунную гильзу или трубку как ту часть камеры сгорания, в которой поршень движется». Компания Daimler полностью отказалась от тарельчатых двигателей и сохранила бесшумные двигатели с золотниковыми клапанами до середины 1930-х годов.

Многие автомобили были описаны как склонные к неисправностям из-за смазки контактных поверхностей цилиндра и втулки. Зачастую правильную смазку нельзя было гарантировать с помощью имеющихся в то время смазочных материалов, особенно при ненадлежащем обслуживании. Эта проблема усугублялась при частоте вращения двигателя выше 1600 об/мин, после чего двигатель с золотниковым клапаном переставал обеспечивать превосходную мощность. При максимально достижимой частоте вращения двигателя около 1750 об/мин долгосрочный потенциал развития двигателя был ограничен.

Северная Америка

Копия рекламы Stearns 1912 года в центре Бойсе, штат Айдахо, рекламирующая двигатель типа Knight.

Томас Рассел из Canada Cycle & Motor Co. Ltd. с интересом следил за Knight, и когда он прочитал об испытаниях RAC, он отправился в Англию в 1909 году, чтобы получить лицензию от Knight. Рассел также пришел к соглашению с Daimler, по которому компания будет поставлять двигатели Daimler-Knight в течение двух лет. Рассел продолжил производство нескольких моделей роскошных автомобилей Russell-Knight в Канаде.

В августе 1911 года двигатель был лицензирован американскими автопроизводителями Columbia , Stearns и Stoddard-Dayton . Также была приобретена лицензия компанией Atlas Engineering Company из Индианаполиса на производство двигателей, появившихся в 1914 году как Lyons-Knight .

Вскоре после этого Columbia, Stoddard-Dayton и Atlas обанкротились, и их лицензии были переданы другим компаниям. Эдвардс-Найт получил один, который они передали Willys , а Молин приобрел другой, который они сохранили до 1920-х годов.

В 1913 году Mercedes-Knight под управлением Теодора Пилетта участвовал в гонке Indianapolis 500, где, несмотря на самый маленький двигатель, занял пятое место со средней скоростью 68,148 миль в час (109,674 км/ч) на дистанции 500 миль (800 км).

Компания Willys внесла усовершенствования в двигатель Knight, которые были запатентованы, и в 1916 году анонсировала свой Willys-Knight 88-4. Затем они открыли канадский завод в Торонто для производства экспортных моделей.

К 1925 году в США было пять предприятий по производству шасси с двигателями Knight, так что производство Willys-Knight составляло 250 автомобилей в день. В том же году компания Willys объявила, что во всем мире используется более 180 000 двигателей Willys-Knight. В том же году Willys также взял на себя управление Stearns, сформировав для этой цели отдельный синдикат (компании не были объединены).

К концу 1920-х годов продажи автомобилей Willys-Knight снизились. Благодаря работе Гарри Рикардо и Чарльза Ф. Кеттеринга более простые двигатели с тарельчатыми клапанами стали очень эффективными, их первое появление было в Chrysler 1924 года, и высокая стоимость производства двигателя Knight начала говорить против этого. В то время как Willys производил модели Knight в 1930-х годах, опытно-конструкторские работы прекратились. Срок действия патентов Knight истек в 1932 году. Хотя в июне того же года было объявлено о выпуске Willys-Knight Streamline Six 1933 года, сомнительно, чтобы производство продолжалось и в 1933 году. Это были последние автомобили с золотниковыми клапанами, произведенные в США.

Европа

Двигатель Knight, хотя и был создан в США, был разработан для внедрения в Англии. получив более ранний старт в Европе, где он также продлился дольше. Mercedes выпускал свой 4-литровый двигатель Knight 16/50 до 1924 года, а Simson Supra Knight 1925–26 годов, вероятно, был последним немецким автомобилем с двигателем Knight. Во Франции, помимо Peugeot и Mors , в период с 1923 по 1940 год двигатель Knight использовался в качестве стандартного оборудования в двух марках роскошных автомобилей: Avions Voisin и Panhard et Levassor . с воздушным охлаждением, Вуазен также построил радиальный двигатель используя принцип Найта в 1935 году, что было их последним применением технологии Найта. Panhard et Levassor Dynamic , выпускавшийся до лета 1940 года, был последним серийным легковым автомобилем с двигателем Knight.

Некоторые автомобили с двигателем Knight

Родстер Willys-Knight Great Six, 1929-30 гг. США

Лимузин Minerva, 1937 год, Бельгия.

Основные бренды

• Стернс-Найт (1911–1929)
• Виллис-Найт (1915–1933)

Европейские бренды

• Даймлер (1909-1932)
• Мерседес (1911-1924)
• Минерва
• Мать
• Панар и Левассор
• Пежо
• Я мог бы (1919-1938)

Другие

• Брюстер
• Колумбия (1912–1913)
• Сокол-рыцарь (1927-1929)
• Лайонс-Найт (1913–1915)
• Молин-Найт (1914–1919)
• Р&В Найт (1920–1924)
• Молчаливый Рыцарь (1905-1907)
• Стоддард-Дейтон
• Компания Yellow Cab/Truck (1923–1927)

См. также

• Чарльз Найт в компании «Двигатели с рукавными клапанами»

Ссылки

• Хендри, Морис Д. (1972). «Нечестивый мудрец Безмолвного рыцаря». Автомобильный ежеквартальный журнал . 10 (4). Издательство «Автомобильное наследие»: 401–413. ISBN  1-59613-139-Х .

Внешние ссылки

• (видео) Рабочая модель в разрезе на встрече выпускников Midwest Old Threshers в 2008 году в Маунт-Плезант, штат Айова.