เครื่องยนต์ไนท์คืออะไร? ประวัติศาสตร์ของการปฏิวัติวาล์วแบบสลีฟ

ระหว่างปี ค.ศ. 1903 ถึง 1905 ชาร์ลส์ ไนท์ นักประดิษฐ์ชาวอเมริกัน ได้พัฒนาทางเลือกที่แหวกแนวสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบดั้งเดิม ซึ่งต่อมาได้ขับเคลื่อนรถยนต์ที่มีชื่อเสียงที่สุดในโลกหลายคัน แทนที่จะใช้วาล์วแบบหัวเห็ดแบบดั้งเดิม เครื่องยนต์ของไนท์ใช้สลีฟแบบซ้อนกันสองชิ้นที่สไลด์ได้ ซึ่งติดตั้งอยู่ภายในกระบอกสูบ โดยมีลูกสูบเคลื่อนที่อยู่ภายใน สลีฟแต่ละชิ้นมีช่องหน้าต่างขนาดใหญ่ ที่เมื่อสลีฟเคลื่อนขึ้นลง จะเปิดให้ตรงกับรูเข้าและออกบนผนังกระบอกสูบเป็นระยะ ๆ สลีฟเหล่านี้ถูกขับเคลื่อนด้วยกลไกข้อเหวี่ยงและเพลาเยื้องศูนย์โดยเฉพาะ แทนที่เพลาลูกเบี้ยวแบบดั้งเดิมโดยสิ้นเชิง

ไซเลนต์ ไนท์: เปิดตัวที่งานชิคาโก ออโต้ โชว์ ปี ค.ศ. 1906

ในงานชิคาโก ออโต้ โชว์ ปี ค.ศ. 1906 ไนท์และหุ้นส่วนทางธุรกิจของเขา ไลแมน คิลบอร์น ได้เปิดตัว Silent Knight — รถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ไร้วาล์วสี่สูบกำลัง 40 แรงม้า ตามชื่อของมัน คุณสมบัติที่โดดเด่นของรถยนต์คันนี้คือระดับเสียงที่เงียบอย่างน่าทึ่งเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์สันดาปในยุคนั้น แม้ว่าผู้ซื้อจะไม่ค่อยสนใจในตอนแรก แต่อุตสาหกรรมยานยนต์กลับตื่นเต้นกับมันมาก ในปีต่อ ๆ มา Silent Knight ได้จุดประกายคลื่นของการพัฒนาเครื่องยนต์สลีฟวาล์วทั้งสองฝั่งของมหาสมุทรแอตแลนติก ซึ่งคลื่นลูกนั้นไม่ได้สงบลงจนกระทั่งหลังสงครามโลกครั้งที่สอง

การใช้งานทั่วโลก: ใครใช้เครื่องยนต์สลีฟวาล์วของไนท์บ้าง?

การออกแบบสลีฟวาล์วของไนท์ได้รับการอนุญาตให้ผลิตและใช้งานทั่วสหรัฐอเมริกา สหราชอาณาจักร และฝรั่งเศส ไนท์เองได้ใช้เวลาหลายปีทำงานโดยตรงกับผู้ผลิตในยุโรปในช่วงปลายทศวรรษ 1900 ก่อนจะเดินทางกลับอเมริกา ในบรรดาผู้ผลิตรถยนต์ที่มีชื่อเสียงที่ติดตั้งเครื่องยนต์สลีฟวาล์วในรถของตน ได้แก่:

• Daimler
• Mercedes
• Willys
• Peugeot
• Voisin
• Panhard-Levassor

เมื่อเทคโนโลยีแพร่หลายออกไป วิศวกรเริ่มต่อยอดแนวคิดดั้งเดิมของไนท์ ตัวอย่างที่น่าสังเกตมาจากผู้ผลิตชาวสกอตแลนด์ Argyll ซึ่งพัฒนาตัวแปรสลีฟเดี่ยว โดยสลีฟที่เคลื่อนที่ได้เพียงชิ้นเดียวทำการเลื่อนตามแนวแกนและหมุนบางส่วนรอบแกนตามยาวของกระบอกสูบในเวลาเดียวกัน จัดการทั้งการดูดไอดีและไอเสียด้วยตัวเองโดยไม่ต้องใช้สลีฟที่สอง

ข้อดีของเครื่องยนต์สลีฟวาล์วของไนท์

เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์สี่จังหวะแบบวาล์วทั่วไปในยุคนั้น เครื่องยนต์ไนท์มีประสิทธิภาพและความทนทานที่เหนือกว่าอย่างมีนัยสำคัญ:

• ช่องแลกเปลี่ยนก๊าซขนาดใหญ่กว่า — ช่องเข้าและออกขนาดใหญ่ช่วยปรับปรุงการไหลของอากาศและการหายใจของเครื่องยนต์
• ประสิทธิภาพดีกว่าที่รอบสูง — วาล์วแบบหัวเห็ดดั้งเดิมต้องการสปริงที่แข็งขึ้นเรื่อย ๆ ที่ความเร็วสูง ซึ่งเพิ่มการสูญเสียแรงเสียดทาน แต่สลีฟไม่มีข้อจำกัดดังกล่าว
• กำลังขับสูงกว่า — การผสมผสานระหว่างการแลกเปลี่ยนก๊าซที่ดีขึ้นและแรงเสียดทานที่ลดลง ทำให้เครื่องยนต์ไนท์ผลิตกำลังได้มากกว่าเครื่องยนต์วาล์วที่เทียบเคียงได้ในยุคนั้น
• อายุการใช้งานยาวนานกว่า — จนถึงทศวรรษ 1920 และแม้แต่ทศวรรษ 1930 กลไกสลีฟวาล์วของไนท์ทนทานกว่าระบบวาล์วเทรนแบบดั้งเดิมอย่างมีนัยสำคัญ

ทำไมเครื่องยนต์ไนท์จึงล้าสมัย?

แม้จะมีแนวโน้มที่ดีในช่วงแรก แต่เครื่องยนต์สลีฟวาล์วก็มีข้อบกพร่องที่คงอยู่ตลอดมา ซึ่งเทคโนโลยีเครื่องยนต์แบบดั้งเดิมค่อย ๆ เอาชนะได้ เมื่อการออกแบบวาล์วแบบหัวเห็ดพัฒนาอย่างรวดเร็วตลอดช่วงกลางศตวรรษที่ 20 แนวทางของไนท์ก็ไม่สามารถตามทันได้ จุดอ่อนหลักของมันรวมถึง:

• ปัญหาการซีลกระบอกสูบ — การรักษาซีลกันอากาศด้วยสลีฟที่เคลื่อนที่ได้พิสูจน์ว่าทำได้ยากอย่างสม่ำเสมอ
• ปัญหาการรันอิน — สลีฟด้านในและแหวนลูกสูบต้องการระยะเวลาการรันอินที่ยาวนานและมีแนวโน้มที่จะสึกหรอก่อนกำหนด
• ความท้าทายด้านการหล่อลื่น — การส่งน้ำมันที่เพียงพอไปยังพื้นผิวที่เคลื่อนที่ทั้งหมดภายในกระบอกสูบเป็นอุปสรรคทางวิศวกรรมที่คงอยู่ตลอดมา
• การสิ้นเปลืองน้ำมันมากเกินไป — เป็นผลโดยตรงจากความต้องการการหล่อลื่น ทำให้เครื่องยนต์เหล่านี้มีราคาแพงและไม่ประหยัดในการใช้งาน

ข้อบกพร่องเหล่านี้ผลักดันให้เครื่องยนต์สลีฟวาล์วออกจากการผลิตยานยนต์กระแสหลักในที่สุด แม้ว่านักประดิษฐ์อิสระจะยังคงปรับปรุงแนวคิดนี้ตลอดศตวรรษที่ 20 แต่การออกแบบก็ไม่เคยกลับมาทางการค้าอีกครั้ง โดยการใช้งานในภายหลังจำกัดอยู่เฉพาะกลุ่ม เช่น มอเตอร์ขนาดจิ๋วสำหรับเครื่องบินจำลอง

นี่คือการแปล คุณสามารถอ่านต้นฉบับได้ที่นี่: https://www.drive.ru/technic/50a0d58ab721423821000055.html