Tussen 1903 en 1905 ontwikkelde de Amerikaanse uitvinder Charles Knight een radicaal alternatief voor de conventionele verbrandingsmotor — een motor die uiteindelijk enkele van de meest prestigieuze auto’s ter wereld zou aandrijven. In plaats van traditionele tulpkleppen maakte Knights motor gebruik van een concentrisch paar schuifhulzen die in de werkende cilinder waren geplaatst, met de zuiger die zich daarbinnen bewoog. Elke hulze had grote uitgefreesde vensters die, naarmate de hulzen op en neer bewogen, periodiek uitgelijnd raakten met de inlaat- en uitlaatpoorten in de cilinderwand. De hulzen werden aangedreven door een krukmekanisme en een speciale excentrische as, waardoor de conventionele nokkenas volledig overbodig werd.
De Silent Knight: debuut op de Chicago Auto Show van 1906
Op de Chicago Auto Show van 1906 onthulden Knight en zijn zakenpartner Lyman Kilbourne de Silent Knight — een auto aangedreven door een viercilinder klepvrije motor van 40 pk. Getrouw aan zijn naam was de opvallendste eigenschap van het voertuig het opmerkelijk lage geluidsniveau in vergelijking met de verbrandingsmotoren van die tijd. Hoewel kopers aanvankelijk traag reageerden, was de auto-industrie gefascineerd. In de jaren die volgden ontketende de Silent Knight een golf van schuifhulzenmotorontwikkeling aan beide zijden van de Atlantische Oceaan — een golf die pas na de Tweede Wereldoorlog volledig zou wegebben.
Wereldwijde adoptie: wie gebruikte Knight-schuifhulzenmotoren?
Knights schuifhulzenontwerp werd in licentie gegeven en geproduceerd in de Verenigde Staten, het Verenigd Koninkrijk en Frankrijk. Knight zelf werkte enkele jaren rechtstreeks samen met Europese fabrikanten in de late jaren 1900 voordat hij terugkeerde naar Amerika. Onder de opmerkelijke autofabrikanten die hun voertuigen uitrustten met schuifhulzenmotoren waren:
- Daimler
- Mercedes
- Willys
- Peugeot
- Voisin
- Panhard-Levassor
Naarmate de technologie zich verspreidde, begonnen ingenieurs voort te bouwen op Knights originele concept. Een opmerkelijk voorbeeld kwam van de Schotse fabrikant Argyll, die een enkelhulzenvariant ontwikkelde waarbij één beweegbare hulze tegelijkertijd axiaal verschoof en gedeeltelijk rondom de longitudinale as van de cilinder draaide — en daarmee zowel inlaat als uitlaat zelfstandig afhandelde, zonder een tweede hulze.
Voordelen van de Knight-schuifhulzenmotor
Vergeleken met conventionele op kleppen gebaseerde viertaktmotoren van die tijd boden Knight-motoren verschillende betekenisvolle voordelen op het gebied van prestaties en duurzaamheid:
- Grotere gasuitwisselingspoorten — de royale inlaat- en uitlaatvensters verbeterden de luchtstroom en de ademhaling van de motor.
- Betere prestaties bij hoog toerental — traditionele tulpkleppen vereisten steeds stijvere veren bij hoge snelheden, wat de wrijvingsverliezen verhoogde; hulzen hadden deze beperking niet.
- Hoger vermogen — de combinatie van verbeterde gasuitwisseling en verminderde wrijving stelde Knight-motoren in staat meer vermogen te leveren dan vergelijkbare klepenmotoren van die tijd.
- Superieure levensduur — tot ver in de jaren twintig en zelfs de jaren dertig overleefden Knights schuifhulzenmechanismen de conventionele kleptreinsystemen ruimschoots.
Waarom raakten Knight-motoren in ongenade?
Ondanks hun vroege belofte hadden schuifhulzenmotoren een reeks aanhoudende tekortkomingen die de conventionele motortechnologie geleidelijk wist te overwinnen. Naarmate ontwerpen met tulpkleppen snel verbeterden gedurende het midden van de twintigste eeuw, had Knights aanpak moeite om gelijke tred te houden. De belangrijkste zwakke punten waren:
- Afdichtingsproblemen in de cilinder — het handhaven van een luchtdichte afdichting met bewegende hulzen bleek consequent moeilijk.
- Inloopproblemen — de binnenste hulze en de zuigerveren vereisten uitgebreide inloopperiodes en waren gevoelig voor vroegtijdige slijtage.
- Smeeringsproblemen — het aanvoeren van voldoende olie naar alle bewegende oppervlakken in de cilinder was een aanhoudend technisch obstakel.
- Buitensporig olieverbruik — een direct gevolg van de smeerbehoeften, waardoor deze motoren kostbaar en onpraktisch waren in gebruik.
Deze nadelen dreven schuifhulzenmotoren uiteindelijk uit de reguliere autoproductie. Hoewel onafhankelijke uitvinders het concept gedurende de gehele twintigste eeuw bleven verfijnen, keerde het ontwerp nooit terug in commerciële productie — met latere toepassingen beperkt tot nichegebruiken zoals miniaturmotoren voor modelvliegtuigen.
Dit is een vertaling. U kunt het origineel hier lezen: https://www.drive.ru/technic/50a0d58ab721423821000055.html
Gepubliceerd Oktober 14, 2021 • 4m om te lezen
