BMC C-Series: История и особенности британского двигателя

Введение

BMC C Series – это рядный 6-цилиндровый автомобильный двигатель, производившийся с 1954 по 1971 год. В отличие от двигателей серий A и B, разработанных Austin, он был создан в конструкторском бюро Morris Engines в Ковентри и, следовательно, значительно отличался по компоновке и конструкции от двух других, тесно связанных между собой моделей. Это объясняется тем, что C Series по сути являлся увеличенной версией с верхним расположением клапанов более раннего 2,2-литрового рядного 6-цилиндрового двигателя с верхним распредвалом, использовавшегося в послевоенных Morris Six MS и Wolseley 6/80 с 1948 по 1954 год. Этот двигатель, в свою очередь, послужил основой для родственного 1,5-литрового 4-цилиндрового двигателя для Morris Oxford MO с боковым расположением клапанов и Wolseley 4/50 с верхним распредвалом. Рабочий объем составлял от 2,6 до 2,9 литров, с относительно большим ходом поршня, увеличенным за счет расточки цилиндров для повышения объема.

Миссия

Пересмотренный двигатель был необходим для замены разнообразной коллекции двигателей, унаследованных BMC, изготовленных по довоенным конструкциям, и четырехцилиндрового BS1 разработки Austin, созданного во время войны. Это был двигатель с длинным ходом поршня, хотя и более близкий к квадратному, чем у современных BMC двигателей, с чугунным блоком и головкой блока цилиндров, использующими патенты Weslake, с приводом верхних клапанов от штанговых толкателей. Ранее в Riley использовались высоко расположенные двойные распредвалы с короткими толкателями, а в Wolseley – одиночные верхние распредвалы. Двухвальные двигатели Riley и OHC Wolseley были дороги в производстве, продавались небольшими тиражами и оба имели проблемы с надежностью, особенно с перегревом клапанов при длительных высоких нагрузках. Техническое задание на серию C заключалось в создании более традиционной конструкции, простой в сборке и обслуживании, более утонченной, чем существующие большие четырехцилиндровые двигатели Austin, с акцентом на надежность и длительный срок службы. На этапе проектирования высокая производительность не предусматривалась, поскольку у BMC не было спортивных моделей, требующих двигателя, подобного C Series. Основное конструктивное отличие между двигателями C Series, разработанными Morris, и двигателями A и B Series, разработанными Austin, заключалось в расположении распредвала на правой стороне блока (при взгляде изнутри автомобиля), а не слева, хотя во всех трех двигателях впускные и выпускные каналы располагались слева. Это означало, что двигателям серии C не требовались сложные каналы двигателей Austin, которые частично были необходимы для обеспечения места в головке блока цилиндров для толкателей. Теоретически это должно было обеспечить серии C превосходную "пропускную способность" и эффективность по сравнению с более компактными двигателями, поскольку в нем все еще использовалась та же высокоэффективная конструкция камеры сгорания в форме сердца, разработанная Гарри Уэслеком. Однако это было нивелировано конструкцией карбюратора: вместо отдельного впускного коллектора серия C была спроектирована с впускной галереей, отлитой в головке блока цилиндров, с карбюратором(ами), прикрепленным(и) непосредственно к впуску(ам). Эта конструкция была выбрана для простоты изготовления и возможности легкой установки различных конфигураций карбюратора, а также для устранения обледенения карбюратора. Каждый цилиндр имел достаточно большой впускной канал от галереи, но ограничивающая форма галереи и карбюраторного(ых) впуска(ов) серьезно ограничивали максимальную мощность и скорость двигателя, как и четырехподшипниковый коленчатый вал. Похоже, существовали планы по созданию двухвального варианта серии C, использующего ту же базовую конструкцию головки и клапанов, что и DOHC B Series в MGA Twin Cam для использования в Riley и Wolseley. Это объясняет относительно консервативную конструкцию стандартного двигателя. Однако проблемы с надежностью двухвального B Series и неоднозначная реакция на Riley Pathfinder отговорили BMC от продолжения этой разработки, и работы были остановлены в 1955 году. Другими признаками происхождения конструкции от Morris были блок картера, отлитый с ребрами жесткости (функция, не внедренная в серию A до 1980 года), и большие шатунные подшипники, разделенные по диагонали, а не горизонтально. Серия C также имела гидравлический натяжитель для своей цепи газораспределения и приводила масляный насос и распределитель посредством отдельных комплектов шестерен со скошенными зубьями на распределительном валу. Это было относительно необычно для серийно выпускаемых двигателей того времени: в двигателях серий A и B и большинстве их аналогов масляный насос и распределитель приводились в движение одним валом, приводимым в движение одной шестерней со скошенными зубьями. Конструкция серии C снижала нагрузку на шестерни и, следовательно, износ, предотвращая отклонение момента зажигания от спецификации с течением времени. Учитывая акцент в конструкции на долговечность и простоту изготовления, серия C всегда считалась двигателем, который был большим и тяжелым для своей емкости и мощности, изначально не имея значительных преимуществ, кроме большей утонченности шести цилиндров, по сравнению с четырехцилиндровым 2,6-литровым двигателем BS1 разработки Austin, установленным в Austin A90 Atlantic и Austin Healey 100. Инженеры Austin объяснили это плохой конструкцией головки блока цилиндров. В 1957 году Healey получил двенадцатипортовую головку с обычным впускным коллектором, увеличив мощность на 15%. В 1959 году карбюраторы были пересмотрены и заменены. В 1961 году был улучшен впускной тракт, отрегулировано время выпуска и добавлены два выхлопных патрубка. Позднее в 1961 году двигатели для седанов были слегка дефорсированы, а производительность версии Healey была увеличена, вероятно, Weslake. Затем был объявлен Austin Healey Mark III. Серия C также была менее эффективной и, с инженерной точки зрения, представляла собой шаг назад по сравнению с двигателями Nuffield: Riley 2½ litre Big Four с двумя распредвалами, установленным в Riley RM, и довоенными автомобилями Riley, а также Wolseley 2.2 litre с одним верхним распредвалом, использовавшимся в Morris Six MS версии Wolseley 6/80, восходящей к началу 1920-х годов. Austin BS1 начал разрабатываться как поздний военный проект Rix и Bareham, две трети двигателя грузовика Bedford времен войны, известного как Austin D Series, для 2,2-литрового двигателя с верхним расположением клапанов, предназначенного для британского джипа, который стал гражданским Austin Champ. Его использование распространилось на Austin Sixteen, их легкие коммерческие автомобили и такси FX3. Однако серия C была гораздо более надежной, чем эти двигатели, и дешевле в производстве.

The revised engine was required to replace BMC's inherited diverse collection of engines made to prewar designs and Austin's wartime designed four cylinder BS1. A long stroke engine, though closer to square than BMC contemporaries, with a cast iron block and cylinder head using Weslake patents, its overhead valves were operated by pushrods. Previously, Rileys used high mounted twin camshafts with short pushrods, and Wolseleys used single overhead camshafts. The twin cam Riley and OHC Wolseley engines were expensive to make, sold in low volumes and both had had reliability problems, especially with overheating valves under sustained high loads. The brief for the C Series was to be a more conventional design that was easy to build and service, more refined than the existing big Austin four cylinder power units and with an emphasis on reliability and a long service life. At the design stage high performance was not foreseen as BMC had no sporting models of a size requiring an engine like the C Series. The biggest design difference between the Morris designed C Series and the Austin penned A and B Series engines was the position of the camshaft on the right hand side of the block (as viewed from within the car) rather than the left, although all three engines had their inlet and exhaust ports on the left. This meant that the C Series didn't require the compound ports of the Austin engines, which were partly required to provide space in the cylinder head for the pushrods. This should, theoretically, have provided the C Series with superior 'breathing' and efficiency than the smaller engines since it still used the same highly effective heart shaped Combustion chamber design by Harry Weslake. However this was undermined by the carburettor arrangements; instead of a dedicated intake manifold the C Series was designed with an intake gallery cast into the cylinder head, with the carburettor(s) attached directly to the intake(s). This design was chosen for ease of construction and to allow different carburettor arrangements to be easily accommodated and the design also eliminated carburettor icing. Each cylinder had a generous sized intake port from the gallery but the restrictive shape of the gallery and the carburettor port(s) severely limited the engine's maximum power output and speed, as did the four bearing crankshaft. There appear to have been plans for a twin cam variant of the C Series, using the same basic head and valve design as the DOHC B Series in the MGA Twin Cam for use in Rileys and Wolseleys. This explains the relatively unadventurous design of the standard engine. However the reliability problems of the twin cam B Series and the mixed reception of the Riley Pathfinder discouraged BMC from pursuing this development and work stopped in 1955. Other signs of the Morris origins of the design were the crankcase being cast with strengthening ribs (a feature not introduced to the A Series until 1980) and the big end bearings being split diagonally rather than horizontally. The C Series also had a hydraulic tensioning unit for its timing chain and had the oil pump and distributor driven via separate sets of skew cut gears on the camshaft. This was relatively unusual for mass produced engines of the time; the A and B Series engines, and most of their contemporaries, had both oil pump and distributor driven by one shaft driven from one skew gear. The C Series' arrangement reduced load on the gears and therefore wear, preventing the ignition timing falling out of specification over time. Given the design emphasis on durability and ease of manufacture, the C Series has always been considered an engine that was both large and heavy for its capacity and power output, initially proving to have little benefit, aside from the greater refinement of six cylinders, over the Austin designed four cylinder 2.6 litre BS1 engine installed in the Austin A90 Atlantic and Austin Healey 100. Austin's engineers attributed this to the poor cylinder head design. In 1957 the Healey was given a twelve port head with a conventional intake manifold, increasing output by or fifteen per cent. In 1959 carburettors were revised and replaced. In 1961 the inlet tract was improved, exhaust timing was adjusted, and twin exhausts added. Later in 1961 the saloon engines were slightly detuned and the Healey version's performance upgraded, probably by Weslake. Then the Austin Healey Mark III was announced. The C Series was also less efficient than, and in engineering terms was a retrograde step from Nuffield's engines: the Riley designed Riley 2½ litre Big Four twin cam four cylinder unit fitted in the Riley RM series, and Riley's prewar cars, and the Wolseley designed Wolseley 2.2 litre straight six with a single overhead camshaft used in the Morris Six MS version of the Wolseley 6/80 which dated back to the early 1920s. The Austin BS1 had begun as a late wartime Rix and Bareham design, two thirds of a Bedford based wartime truck engine known as the Austin D Series, for a 2.2 litre ohv unit intended for a British jeep which became the civilian Austin Champ. Its use spread to Austin's Sixteen, their light commercial vehicles and the FX3 taxi. However the C Series was much more reliable than these units and cheaper to manufacture.

Пересмотр

С учетом того, что автомобильный рынок в 1960-х годах требовал все большей мощности и производительности, особенно от спортивных автомобилей, таких как Austin Healey, инженеры BMC пришли к выводу, что существующая серия C с четырьмя основными подшипниками не могла надежно выдерживать более чем в условиях дорожной эксплуатации и в течение коротких периодов в соревнованиях. Двигатель с четырьмя подшипниками также был ограничен максимальной скоростью вращения из-за недостаточной поддержки коленчатого вала. Поскольку спрос на Austin Healey 3000 оставался высоким, а разработка будущего Austin 3 Litre находилась в процессе, BMC провела тщательную переработку серии C с целью повышения мощности и снижения веса и габаритов двигателя. Двигатель был переработан для установки семи основных подшипников (каждый из которых был уменьшен по ширине по сравнению с четырёхподшипниковым вариантом), а стальные вспомогательные отливки, где это было возможно, заменены на алюминиевые. Блок и головка блока цилиндров были существенно перепроектированы, сохранив при этом прежний рабочий объем цилиндров. Отверстия теперь располагались равномерно и имели каналы охлаждающей жидкости между всеми шестью цилиндрами, в то время как оригинальная серия C имела три пары «сиамских» цилиндров без охлаждающей жидкости между ними. Аналогично, в новой головке блока цилиндров камеры сгорания Weslake располагались симметрично и централизованно относительно каждого цилиндра, а не со смещением к выпускному каналу, как в оригинальном двигателе. Хотя эти изменения и увеличение количества подшипников увеличили общий объем основных внутренних деталей двигателя, внешние каналы охлаждающей жидкости блока были сделаны более тонкими, а сами отливки – тоньше. В результате переработанный двигатель оказался на 1,75 дюйма (4,45 см) короче по общей длине, чем предыдущая версия. Впускные и выпускные коллекторы были изменены для повышения эффективности «дыхания», особенно на высоких оборотах двигателя. BMC стремилась к снижению веса на 30% и достижению максимальной надежной мощности в соревновательной настройке около. Фактически, удалось добиться лишь незначительной экономии веса – переработанный двигатель был лишь легче старой версии. Основной отличительной чертой двигателя серии C «марки 2» является значительно более узкая крышка клапанного механизма, ширина которой составляет всего около половины ширины головки блока цилиндров, в то время как у оригинального двигателя крышка почти полностью закрывает головку блока. К моменту появления нового двигателя Austin Healey 3000 был снят с производства и заменен MGC. Преимуществ в прочности переработанного двигателя по-настоящему не использовались, а мощность оставалась примерно на уровне оригинального 2,9-литрового двигателя в. Это было немного меньше максимальной мощности, достигаемой более старым двигателем в Austin Healey 3000, что объяснялось повышенным внутренним трением из-за большего количества основных подшипников в сочетании с использованием той же карбюрации и настройки, что и в оригинальном двигателе.

With the car market demanding ever increasing power and performance in the 1960s, especially from sports cars such as the Austin Healeys BMC engineers concluded that the existing C Series with four main bearings could not reliably withstand more than in road use and for short periods in competition. The four bearing engine was also limited as to its maximum rotational speed due to the relative lack of crankshaft support. With demand for the Austin Healey 3000 still strong and development of what would become the Austin 3 Litre underway BMC carried out a thorough redesign of the C Series with the aim of improving the power output and reducing both the engine's weight and its overall size. The engine was reworked to carry seven main bearings (each reduced in width compared to those in the four bearing version), steel ancillary castings were swapped for aluminium alloy ones where possible. The main block and cylinder head castings were extensively redesigned while retaining the same cylinder capacity of the bores were now evenly spaced and had coolant gallery between all six bores while the original C Series featured three pairs of 'siamesed' bores without coolant between the bores in each pair. Similarly, the new cylinder head had the Weslake combustion chambers located symmetrically and centralised on each bore, instead of being offset to the exhaust side as on the original engine. While both these changes, and the increased number of bearings, added to the overall volume taken up by the engine's main internal parts, the outer coolant galleries of the block were made slimmer and the main castings themselves were thinner, so the redesigned engine was actually 1.75 inches (4.45cm) shorter in overall length than the older version. The manifolds were altered for more efficient 'breathing', especially at high engine speeds. BMC aimed for a 30 per cent weight reduction at and a maximum reliable power output in competition tune of around In the event a minimal weight saving was returned the revised engine was only lighter than the old version. The main identifying feature of the 'mark 2' C Series engine is the much narrower Rocker cover, which is only around half the width of the cylinder head, whereas the original engine has nearly full width cover. By the time the new engine was available the Austin Healey 3000 had been dropped and was replaced by the MGC. No real use was made of the revised engine's greater strength and the power outputs were broadly similar to the original 2.9 litre engine at This was slightly less than the maximum output achieved by the older engine in the Austin Healey 3000, the decrease being blamed on the greater internal friction due to the greater number of main bearings coupled to the same carburation and tuning being carried over from the original engine.

Гонковые двигатели

Большая часть потенциала модернизированной серии C была продемонстрирована шестью специализированными гоночными версиями MGC, построенными для 12-часовых гонок в Себринге в 1968 и 1969 годах. Эти автомобили, получившие название MGC GTS, использовали специальные версии двигателя C Series. Первый автомобиль был построен с двигателем, в котором головка и блок цилиндров были отлиты из алюминиевого сплава, но это оказалось ненадежным, и в конечном итоге все автомобили использовали стандартный чугунный блок с алюминиевой головкой. Головка имела более высокую степень сжатия, увеличенные клапаны (от Ford Essex V6), оптимизированные каналы и переработанную выхлопную систему, а также использовала тройные двухкамерные карбюраторы Weber. Эти специализированные версии двигателя C Series обеспечивали легкость и надежность, а также снижение веса, сопоставимое с тем, на которое рассчитывали в процессе модернизации. Однако высокая стоимость этих двигателей и коммерческий провал как MGC, так и Austin 3 Litre привели к тому, что ни одно из этих изменений не было учтено при производстве серийных автомобилей.

Конец цикла

Будучи полностью чугунным двигателем с верхним расположением клапанов, серия C устаревала в плане своей конструкции и удельной мощности. Эти факторы существенно повлияли на низкие показатели продаж двух последних автомобилей, в которых он устанавливался. Вскоре после непродолжительного перерыва он был фактически заменен 2,2-литровыми и 2,6-литровыми рядными шестицилиндровыми версиями двигателя серии E, представленными в 1972 году. Серия E предлагала шестицилиндровые двигатели большего объема, изготовленные на том же оборудовании, что и четырехцилиндровые.