Μεταξύ 1903 και 1905, ο Αμερικανός εφευρέτης Charles Knight ανέπτυξε μια ριζοσπαστική εναλλακτική λύση στον συμβατικό κινητήρα εσωτερικής καύσης — έναν κινητήρα που θα κινούσε μερικά από τα πιο διάσημα αυτοκίνητα στον κόσμο. Αντί για τις παραδοσιακές βαλβίδες τύπου ανακρουστήρα, ο κινητήρας του Knight χρησιμοποιούσε ένα ομόκεντρο ζεύγος ολισθαινόντων μανικιών τοποθετημένων μέσα στον κύλινδρο εργασίας, με το έμβολο να κινείται εντός τους. Κάθε μανίκι διέθετε μεγάλα κοπτόμενα παράθυρα τα οποία, καθώς τα μανίκια κινούνταν πάνω-κάτω, ευθυγραμμίζονταν περιοδικά με τις θύρες εισαγωγής και εξαγωγής στο τοίχωμα του κυλίνδρου. Τα μανίκια κινούνταν από έναν μηχανισμό στροφαλοφόρου άξονα και έναν αποκλειστικό έκκεντρο άξονα, αντικαθιστώντας πλήρως τον συμβατικό εκκεντροφόρο άξονα.
Το «Silent Knight»: Πρεμιέρα στην Έκθεση Αυτοκινήτου του Σικάγο το 1906
Στην Έκθεση Αυτοκινήτου του Σικάγο το 1906, ο Knight και ο επιχειρηματικός του εταίρος Lyman Kilbourne παρουσίασαν το Silent Knight — ένα αυτοκίνητο με τετρακύλινδρο, 40 ίππων κινητήρα χωρίς βαλβίδες. Σύμφωνα με το όνομά του, το κύριο χαρακτηριστικό του οχήματος ήταν η εξαιρετικά χαμηλή στάθμη θορύβου σε σύγκριση με τους κινητήρες καύσης της εποχής. Αν και οι αγοραστές αρχικά αντέδρασαν με επιφύλαξη, η αυτοκινητοβιομηχανία μαγεύτηκε. Τα επόμενα χρόνια, το Silent Knight πυροδότησε ένα κύμα ανάπτυξης κινητήρων με μανικιοφόρες βαλβίδες και στις δύο πλευρές του Ατλαντικού — ένα κύμα που δεν θα κόπαζε πλήρως παρά μετά τον Β’ Παγκόσμιο Πόλεμο.
Παγκόσμια Υιοθέτηση: Ποιοι Χρησιμοποίησαν τους Κινητήρες Μανικιοφόρας Βαλβίδας Knight;
Η σχεδίαση μανικιοφόρας βαλβίδας του Knight αδειοδοτήθηκε και παράχθηκε σε Ηνωμένες Πολιτείες, Ηνωμένο Βασίλειο και Γαλλία. Ο ίδιος ο Knight πέρασε αρκετά χρόνια εργαζόμενος απευθείας με Ευρωπαίους κατασκευαστές κατά τα τέλη της δεκαετίας του 1900, πριν επιστρέψει στην Αμερική. Μεταξύ των σημαντικότερων αυτοκινητοβιομηχανιών που εξόπλισαν τα οχήματά τους με κινητήρες μανικιοφόρας βαλβίδας ήταν:
- Daimler
- Mercedes
- Willys
- Peugeot
- Voisin
- Panhard-Levassor
Καθώς η τεχνολογία εξαπλωνόταν, οι μηχανικοί άρχισαν να βελτιώνουν την αρχική ιδέα του Knight. Ένα αξιοσημείωτο παράδειγμα προήλθε από τον Σκωτσέζο κατασκευαστή Argyll, ο οποίος ανέπτυξε μια παραλλαγή μονού μανικιού, όπου ένα κινητό μανίκι μετατοπιζόταν ταυτόχρονα αξονικά και περιστρεφόταν μερικώς γύρω από τον διαμήκη άξονα του κυλίνδρου — αναλαμβάνοντας τόσο την εισαγωγή όσο και την εξαγωγή αερίων μόνο του, χωρίς δεύτερο μανίκι.
Πλεονεκτήματα του Κινητήρα Μανικιοφόρας Βαλβίδας Knight
Σε σύγκριση με τους συμβατικούς τετράχρονους κινητήρες με βαλβίδες της εποχής, οι κινητήρες Knight πρόσφεραν αρκετά ουσιαστικά οφέλη ως προς την απόδοση και την αντοχή:
- Μεγαλύτερες θύρες ανταλλαγής αερίων — τα μεγάλα παράθυρα εισαγωγής και εξαγωγής βελτίωναν τη ροή αέρα και την αναπνοή του κινητήρα.
- Καλύτερη απόδοση σε υψηλές στροφές — οι παραδοσιακές βαλβίδες τύπου ανακρουστήρα απαιτούσαν όλο και πιο σκληρά ελατήρια σε υψηλές ταχύτητες, αυξάνοντας τις απώλειες τριβής· τα μανίκια δεν είχαν τέτοιο περιορισμό.
- Μεγαλύτερη ισχύς εξόδου — ο συνδυασμός βελτιωμένης ανταλλαγής αερίων και μειωμένης τριβής επέτρεπε στους κινητήρες Knight να παράγουν περισσότερη ισχύ από συγκρίσιμους κινητήρες με βαλβίδες της εποχής.
- Ανώτερη διάρκεια ζωής — σε βάθος χρόνου στη δεκαετία του 1920 και ακόμα και στη δεκαετία του 1930, οι μηχανισμοί μανικιοφόρας βαλβίδας του Knight ξεπερνούσαν κατά πολύ σε διάρκεια ζωής τα συμβατικά συστήματα βαλβίδων.
Γιατί Έπεσαν σε Αχρηστία οι Κινητήρες Knight;
Παρά τις αρχικές τους υποσχέσεις, οι κινητήρες με μανικιοφόρες βαλβίδες παρουσίαζαν ένα σύνολο επίμονων αδυναμιών που η συμβατική τεχνολογία κινητήρων σταδιακά ξεπέρασε. Καθώς οι σχεδιασμοί με βαλβίδες τύπου ανακρουστήρα βελτιώνονταν ραγδαία καθ’ όλη τη διάρκεια του μέσου 20ού αιώνα, η προσέγγιση του Knight δυσκολευόταν να συμβαδίσει. Οι βασικές αδυναμίες του περιελάμβαναν:
- Προβλήματα στεγανότητας κυλίνδρου — η διατήρηση αεροστεγούς σφράγισης με κινούμενα μανίκια αποδεικνυόταν διαρκώς δύσκολη.
- Προβλήματα ζεστάματος — το εσωτερικό μανίκι και οι δακτύλιοι εμβόλου απαιτούσαν εκτεταμένες περιόδους λειτουργίας για να «σπάσουν» και ήταν επιρρεπείς σε πρώιμη φθορά.
- Προκλήσεις λίπανσης — η παροχή επαρκούς λαδιού σε όλες τις κινούμενες επιφάνειες εντός του κυλίνδρου αποτελούσε διαρκές μηχανολογικό εμπόδιο.
- Υπερβολική κατανάλωση λαδιού — άμεση συνέπεια των απαιτήσεων λίπανσης, που καθιστούσε αυτούς τους κινητήρες δαπανηρούς και ανέφικτους στη λειτουργία.
Αυτά τα μειονεκτήματα οδήγησαν τελικά τους κινητήρες με μανικιοφόρες βαλβίδες έξω από την κυρίαρχη αυτοκινητοβιομηχανική παραγωγή. Αν και ανεξάρτητοι εφευρέτες συνέχισαν να βελτιώνουν την ιδέα καθ’ όλη τη διάρκεια του 20ού αιώνα, η σχεδίαση δεν κατάφερε ποτέ εμπορική επιστροφή — με τις μεταγενέστερες εφαρμογές της να περιορίζονται σε εξειδικευμένες χρήσεις, όπως μικροκινητήρες για μοντέλα αεροσκαφών.
Αυτό είναι μετάφραση. Μπορείτε να διαβάσετε το πρωτότυπο εδώ: https://www.drive.ru/technic/50a0d58ab721423821000055.html
Δημοσιεύθηκε Οκτώβριος 14, 2021 • 4m για ανάγνωση
