Америкалық өнертабыс Еуропада дамыды

Кіріспе

Еуропада дамыған ескірген американдық өнертабыс

Найт қозғалтқышы – американдық Чарльз Йель Найт (1868-1940) жасаған ішкі жану қозғалтқышы, ол кең таралған қақпақ клапандардың орнына гильза клапандарын пайдаланады. Бұл қозғалтқыштардың ең көп бөлігі АҚШ-та өндірілгенімен, Найттың дизайны Англияда дамытылып, коммерциялық сәттілікке жетті. Француздар Найт қозғалтқышын басқа елдерге қарағанда одан да көп дамытты. Нәтижесінде, Найт патенттері кем дегенде сегіз елде тіркелді және оларды шамамен отыз компания құрастырды.

Тарих

Бастапқыда Найт қозғалтқыштың барлық цилиндрін алға-артқа қозғалту арқылы қабылдау және шығару тесіктерін ашуға және жабуға тырысты. Ол бұл құрылғыға патент алғанмен, көп ұзамай оны қос жылжымалы гильза принципіне ауыстырды. Чикаго кәсіпкері Л. Б. Килборнның қолдауымен 1903 жылы Иллинойс штатының Оук Парк қаласында тәжірибелік қозғалтқыш салынды. 1905 жылға дейін зерттеу және әзірлеме жұмыстары жалғасты, содан кейін прототип Огайо штатының Элирия қаласында қатаң сынақтардан өтті. Іске қолайлы қозғалтқышты (шамамен 150 000 долларға түскен) жасағаннан кейін, Найт және Килборн 1906 жылғы Чикаго автосалонында толық "Сыбыр Найт" туристік машинасын көрсетті. 4 цилиндрлі қозғалтқышпен жабдықталған машинаның бағасы 3500 доллар болды.

Knight қозғалтқышы

Knight дизайнында цилиндрге екі шойын қабырға орнатылған, кейбір модельдерде қоладан жасалған, олардың ішінде поршень жылғалатын кіші қабырға бар. Қабырғалар эксцентрлік білікпен қоздырылатын кішкентай иінтіректер арқылы жұмыс істейді және олардың жоғарғы жағында тесіктер жасалған. Цилиндрдің бас жағы ("junk head" деп белгілі) – ішкі қабырғаның ішіне шығып тұратын сақиналар жиынтығы бар, кері буындай. Бас әр цилиндр үшін жеке-жеке алынып тасталады. Бұл дизайн өте тыныш, ал қабырға клапандарына аз күтім қажет. Дегенмен, қабырға беттерінің жоғары дәлдікпен ұнтақталуын қажет ететіндіктен, өндірісі қымбатқа түсті. Continental компаниясы Single Sleeve клапанды қозғалтқыштардың құмшақ клапанды қозғалтқыштарға қарағанда арзан әрі оңай өндірілетінін мәлімдеді. Сонымен қатар, ол жоғары жылдамдықта көп майды жұмсайды және суық ауа райында іске қосу қиын. Қозғалтқыштың дизайны жақын жерде тұрған тұтандыру шамдарының жану жолын жақсартуға, газ ағынын арттыру үшін үлкен порттарға және қуатты арттыратын жарты шар тәрізді жану камераларына мүмкіндік береді. Бұған қоса, жеңді клапандар сол дәуірдегі құлыпты клапандарға қарағанда әлдеқайда аз күтімді қажет етеді, оларды тек бірнеше мың шақырым жүргеннен кейін реттеу, ұнтақтау немесе ауыстыру қажет болатын. Алайда, жеңдегі үлкен (қазіргі заманғы құлыпты клапанды дизайнмен салыстырғанда) порттардың ауданының артуынан туындайтын адиабатикалық және изотермиялық сипаттамалар қос жеңді клапан тұжырымының әлсіз тұсын көрсетті. Көлемдік тиімділіктің артуынан алынған пайданың көп бөлігі, ішкі температураны тым жоғары болдырмау үшін жылуды жеткілікті тік градиентпен беру мүмкін болмауына байланысты жүзеге аспады. Алайда, Гарри Рикардо бір жеңді клапан, Burt McCollum типі туралы айта келіп, егер жең мен цилиндр қабырғасы арасындағы май пленкасы жеткілікті жұқа болса, жеңдер жылу үшін өткізгіш екенін атап өтті. Осы жылулық жағдайлардың салдарынан және қалыпты тәжірибеге қайшы, индукциялық порттың ауданы шығарынды порттың ауданынан едәуір кіші болды. Кейінгі қозғалтқыштарда жұқарақ, болат және ақ металлмен қапталған жеңдер жылуды тарату деңгейін жақсартты, бірақ жылу беру мәселелері дизайнға тән болып қалады, осылайша қос жеңді клапанды қозғалтқыштың дамуын шектейді. Құлыпты клапанды қозғалтқыштың дизайны мен материалдарын жақсарту, жең клапанды нұсқаның алғашқы артықшылықтарының көп бөлігін жойды, сондықтан 1930 жылдардың басында "Silent Knight" өндірісі тоқтатылды, тек бірнеше француз автомобиль өндірушілері соғысқа дейін оны жасауды жалғастырды. Knight және Kilbourne АҚШ-тың автомобиль өндірушілерін қозғалтқышқа қызықтыруға және оның өндірісіне лицензия беруге үміттенді, бірақ бастапқыда сатып алушылар табылмады. Нью-Йорк штатының Буффало қаласындағы Pierce Arrow олардың өзінің қозғалтқышымен сынақтан өткізіп, жоғары жылдамдықта одан күштірек екенін және жылдам жүретінін анықтады. Алайда, олар оны өздерінің автомобильдеріне жарамсыз деп санады, өйткені одан жоғары жылдамдық қауіпсіз емес деп есептеді. Олар сондай-ақ майды тұтынуды (70 мильге шамамен 2 кварт) шамадан тыс деп санайды. Knight сол кезде 1906 жылғы Glidden Tour-да прототиптік автомобиль қатысқанда жағымсыз жарнама алды, бірақ механикалық ақауларға байланысты бірінші күні жарыстан шығып қалды.

Knight's design has two cast iron sleeves per cylinder, bronze in some models, sliding inside the other, with the piston inside the inner sleeve. The sleeves are operated by small connecting rods actuated by an eccentric shaft and have ports cut out at their upper ends. The cylinder head (known as the "junk head") is like a fixed, inverted piston with its own set of rings projecting down inside the inner sleeve. The heads are individually detachable for each cylinder. The design is remarkably quiet and the sleeve valves need little attention. It was, however, more expensive to manufacture due to the precision grinding required on the sleeves' surfaces. About the Single Sleeve valve engines, Continental declared it were cheaper and easier to manufacture than poppet valve motors. Also it uses more oil at high speeds and is harder to start in cold weather. The engine's design allows a more central location for the spark plugs to provide a better flame path, large ports for improved gas flow and hemispherical combustion chambers that in turn allows increased power. Additionally, the sleeve valves required very much less maintenance than poppet valves of the era, which needed adjustment, grinding and even replacement after only a few thousand miles. However, the adiabatic and isothermal characteristics accompanying the increased power afforded by the large (relative to contemporary poppet valve designs) port areas in the sleeves proved the double sleeve valve concept's Achilles heel. Much of the advantage to be gained from increased volumetric efficiency could not be realized due to the inability to transfer resultant heat in a sufficiently steep gradient to avoid excessive internal temperatures, however, Harry Ricardo pointed, about the single Sleeve valve, Burt McCollum type, that as long
as oil film between Sleeve and cylinder wall is kept thin enough, sleeves are transparent to heat. As a consequence of these thermal conditions, and contrary to conventional practice, the induction port area was reduced to substantially less than that of the exhaust port. Later engines having thinner, steel and white metal coated sleeves possess improved levels of heat dissipation, but thermal transfer problems remain characteristic of the design, thus limiting development of the potential inherent in the double sleeve valve engine. Improvements in design and materials of the more usual poppet valve engine eliminated most of the advantages initially held by the sleeve valved variant, so that by the early 1930s manufacture of the Silent Knight had ceased, with only a couple of French automobile makers continuing to the War. Knight and Kilbourne had hoped to interest US automobile manufacturers in the engine so that they could grant licenses for its manufacture, but initially there were no takers. Pierce Arrow of Buffalo, New York tested the engine against one of their own and found that it was more powerful at speeds above and would also go faster. However, they dismissed it as unsuitable for their range of cars because they believed that anything over was unsafe. They also considered the oil consumption (about 2 quarts per 70 miles) excessive. Knight also received some bad publicity at the same time when a prototype car was entered in the 1906 Glidden Tour, only to drop out on the first day due to mechanical failure.

Daimler-Knight компаниясы

Дамлер компаниясының директоры Эдвард Манвиллдің екі жазбаша ұсынысын дерлік назарға алмаған Найт, ойын өзгертіп, өзінің қозғалтқышына ағылшын өндірушілерін қызықтыруды шешті. 1907 жылы Найт өзінің бір көлігімен Лондонға барды, онда ол Дамлер директорының бірі, сондай-ақ американдық Перси Мартинмен кездесуге мүмкіндік алды. Дамлер инженерлері қозғалтқышты сынап көрді, нәтижелері Дамлер Knight тұжырымдамасын толықтай жетілдіру үшін құпия команда құруға жеткілікті болды. 1909 жылғы модельдердің кейбіреулерінде осы қозғалтқыштар орнатылатын болды. Бәсекелес компаниялардың сын-қарысына тойтарыс беру үшін Дамлер RAC (Royal Automobile Club) компаниясына Daimler Knight-ті тәуелсіз сынауды тапсырды. RAC инженерлері екі Knight қозғалтқышын толық жүктемемен 132 сағат бойы үзіліссіз жұмыс істеді. Содан кейін осы қозғалтқыштар туристік автомобильге орнатылып, Бруклендс жарыс трассасында 2000 миль (3219 км) жүрді, одан кейін алынып, тағы 5 сағат бойы стендте сынақтан өтті. RAC инженерлері қозғалтқыштарды бөлшектеген кезде айқын тозудың байқалмағанын, цилиндрлер мен поршеньдердің таза болғанын және клапандарда да тозу белгілерінің жоқ екенін хабарлады. RAC мұндай нәтижелерге қатты риза болды және Дамлерге 1909 жылғы Дьюар трофейін табыс етті. RAC есептері Дамлер акцияларының құнын 0,85 фунт стерлингтен 18,75 фунт стерлингке дейін өсірді, ал еуропалық құқықтар Panhard et Levassor және Mercedes компанияларына сатылып, пайдаланылды. «Үнсіз Knight» қозғалтқышының мүмкіндіктеріне қызыққан Дамлер төрағасы Чикагодағы Найтпен байланысқа түсті, ал 1907 жылы Найт Ковентри маңында Англияға қоныс аударды. Дамлер осы мақсатта доктор Фредерик Ланчестерді кеңесші ретінде шартты түрде тартты, содан кейін Найттың жобасын үлкен құпияда қайта жобалау және жетілдіру жұмыстары жүргізілді. Найттың жобасы іске асырылды. Дамлер шатыр клапанды қозғалтқыштардан толығымен бас тартып, 1930 жылдардың ортасына дейін үнсіз жең клапанды қозғалтқыштарды сақтап қалды, бұл оларға Еуропада ертерек бастау беруге және ұзаққа созуға мүмкіндік берді. Mercedes 1924 жылға дейін 4 литрлік Knight 16/50 моделін жасады, ал 1925-26 жылғы Simson Supra Knight, Knight қозғалтқышы бар соңғы неміс машинасы болды. Францияда Peugeot және Mors компанияларынан басқа, екі сәнді автомобиль бренді 1923 және 1940 жылдар аралығында Knight қозғалтқышын стандартты жабдық ретінде пайдаланды: Avions Voisin және Panhard et Levassor. Voisin сонымен қатар 1935 жылы Knight принципін қолдана отырып, ауамен салқындатылатын радиалды қозғалтқышты жасады, бұл Knight технологиясын соңғы рет пайдалану болды. 1940 жылдың жазына дейін өндірілген Panhard et Levassor Dynamic, Knight қозғалтқышы бар соңғы сериялық жолаушылар көлігі болды.

Having virtually ignored two written approaches by engineer Edward Manville, a director of Daimler, Knight changed his mind and decided to try to interest English manufacturers in his engine. In 1907 Knight went with one of his cars to London where he managed to see fellow American Percy Martin, also a director of Daimler. Daimler's engineers tested the engine and the results were sufficiently encouraging for Daimler to set up a secret team to fully develop Knight's concept. engines would be installed in some of its 1909 models. To combat criticism from its competitors, Daimler had the RAC (Royal Automobile Club) carry out their own independent tests on the Daimler Knight. RAC engineers took two Knight engines and ran them under full load for 132 hours nonstop. The same engines were then installed in a touring car and driven for 2000 mile (3219 km) on the Brooklands race track, after which they were removed and again run on the bench for 5 hours. RAC engineers reported that, when the engines were dismantled, there was no perceptible wear, the cylinders and pistons were clean, and the valves showed no signs of wear either. The RAC was so impressed that it awarded Daimler the 1909 Dewar Trophy. The RAC reports caused Daimler's share price to rise, £0.85 to £18.75, European rights were purchased from them and used by Panhard et Levassor and Mercedes. Attracted by the possibilities of the "Silent Knight" engine, Daimler's chairman had contacted Knight in Chicago and Knight settled in England near Coventry in 1907. Daimler contracted Dr. Frederick Lanchester as their consultant for the purpose and a major re design and refinement of Knight's design took place in great secrecy. Knight's design was made a practical proposition. Daimler dropped poppet valve engines altogether and kept their silent sleeve valve engines until the mid 1930s. gaining an earlier start in Europe, where it also lasted longer. Mercedes built their 4 litre Knight 16/50 until 1924, while the Simson Supra Knight of 1925 26 was probably the last German Knight engined car. In France, besides Peugeot and Mors, two brands of luxury automobiles used the Knight engine as standard equipment between 1923 and 1940: Avions Voisin and Panhard et Levassor. Voisin also built an air cooled radial engine using the Knight principle in 1935 which was their last use of Knight technology. The Panhard et Levassor Dynamic, produced until the summer of 1940, was the last Knight engined passenger car to be built in series.