W latach 1903–1905 amerykański wynalazca Charles Knight opracował radykalną alternatywę dla konwencjonalnego silnika spalinowego — rozwiązanie, które miało z czasem napędzać jedne z najbardziej prestiżowych samochodów na świecie. Zamiast tradycyjnych zaworów grzybkowych silnik Knighta wykorzystywał koncentryczną parę ślizgających się tulei osadzonych wewnątrz cylindra roboczego, a tłok poruszał się wewnątrz nich. Każda tuleja posiadała duże wycięte okna, które w miarę przesuwania się tulei w górę i w dół okresowo wyrównywały się z otworami wlotowymi i wylotowymi w ścianie cylindra. Tuleje były napędzane mechanizmem korbowym i dedykowanym wałkiem mimośrodowym, całkowicie zastępując konwencjonalny wałek rozrządu.
Silent Knight: Debiut na Wystawie Samochodowej w Chicago w 1906 roku
Na Wystawie Samochodowej w Chicago w 1906 roku Knight i jego wspólnik biznesowy Lyman Kilbourne zaprezentowali Silent Knighta — samochód napędzany czterocylindrowym, 40-konnym silnikiem bezzaworowym. Zgodnie ze swoją nazwą, wyróżniającą cechą pojazdu był wyjątkowo niski poziom hałasu w porównaniu z silnikami spalinowymi tamtej epoki. Choć nabywcy początkowo reagowali z rezerwą, przemysł motoryzacyjny był zafascynowany. W kolejnych latach Silent Knight zapoczątkował falę rozwoju silników z zaworami tulejowymi po obu stronach Atlantyku — fala ta nie opadła w pełni aż do czasów po II wojnie światowej.
Globalne przyjęcie: Kto używał silników z zaworami tulejowymi Knighta?
Projekt silnika z zaworami tulejowymi Knighta był licencjonowany i produkowany w Stanach Zjednoczonych, Wielkiej Brytanii i Francji. Sam Knight spędził kilka lat pracując bezpośrednio z europejskimi producentami pod koniec pierwszej dekady XX wieku, zanim powrócił do Ameryki. Do znanych producentów samochodów, którzy wyposażyli swoje pojazdy w silniki z zaworami tulejowymi, należeli:
- Daimler
- Mercedes
- Willys
- Peugeot
- Voisin
- Panhard-Levassor
W miarę rozprzestrzeniania się technologii inżynierowie zaczęli rozwijać oryginalną koncepcję Knighta. Godnym uwagi przykładem był szkocki producent Argyll, który opracował wariant z pojedynczą tuleją, w którym jedna ruchoma tuleja jednocześnie przesuwała się osiowo i częściowo obracała wokół podłużnej osi cylindra — samodzielnie obsługując zarówno wlot, jak i wylot, bez potrzeby stosowania drugiej tulei.
Zalety silnika Knighta z zaworami tulejowymi
W porównaniu z konwencjonalnymi czterosuwowymi silnikami zaworowymi tamtych czasów silniki Knighta oferowały kilka istotnych korzyści w zakresie osiągów i trwałości:
- Większe kanały wymiany gazów — obszerne okna wlotowe i wylotowe poprawiały przepływ powietrza i oddychanie silnika.
- Lepsze osiągi przy wysokich obrotach — tradycyjne zawory grzybkowe wymagały coraz sztywniejszych sprężyn przy dużych prędkościach, zwiększając straty tarcia; tuleje nie miały takiego ograniczenia.
- Większa moc wyjściowa — połączenie lepszej wymiany gazów i zmniejszonego tarcia pozwalało silnikom Knighta wytwarzać więcej mocy niż porównywalne silniki zaworowe tamtej epoki.
- Wyższa trwałość — jeszcze w latach 20. i nawet 30. XX wieku mechanizmy zaworów tulejowych Knighta przewyższały konwencjonalne układy rozrządu zaworowego pod względem żywotności.
Dlaczego silniki Knighta wyszły z użycia?
Pomimo wczesnych obietnic silniki z zaworami tulejowymi miały szereg uporczywych wad, które konwencjonalna technologia silnikowa stopniowo przezwyciężała. W miarę jak projekty zaworów grzybkowych szybko się udoskonalały w połowie XX wieku, podejście Knighta nie nadążało za tym tempem. Do jego podstawowych słabości należały:
- Problemy z uszczelnieniem cylindra — utrzymanie szczelnego uszczelnienia przy ruchomych tulejach okazywało się konsekwentnie trudne.
- Problemy z docieraniem — wewnętrzna tuleja i pierścienie tłokowe wymagały długich okresów docierania i były podatne na wczesne zużycie.
- Wyzwania związane z smarowaniem — doprowadzenie odpowiedniej ilości oleju do wszystkich ruchomych powierzchni wewnątrz cylindra stanowiło trwałą przeszkodę inżynierską.
- Nadmierne zużycie oleju — bezpośrednia konsekwencja wymagań smarowania, co czyniło te silniki kosztownymi i niepraktycznymi w eksploatacji.
Te wady ostatecznie wyparły silniki z zaworami tulejowymi z głównego nurtu produkcji motoryzacyjnej. Choć niezależni wynalazcy kontynuowali udoskonalanie koncepcji przez cały XX wiek, projekt nigdy nie powrócił na rynek komercyjny — jego późniejsze zastosowania ograniczyły się do zastosowań niszowych, takich jak miniaturowe silniki do modeli samolotów.
Jest to tłumaczenie. Oryginał można przeczytać tutaj: https://www.drive.ru/technic/50a0d58ab721423821000055.html
Opublikowano Październik 14, 2021 • 4m do przeczytania
