Motor Knight

Motor Knight

Motor Knight de quatre cilindres, seccionat per a mostrar el sistema de vàlvules de camisa

El motor Knight va ser un propulsor de combustió interna, dissenyat pel nortamericà Charles Yale Knight (1868-1940), que usava vàlvules de camisa en lloc de la construcció més comuna en vàlvules d'assent.

Encara que finalment estos motors varen ser fabricats en les majors cantitats en els Estats Units, el disseny de Knight es va convertir en un èxit comercial gràcies al seu desenroll en Anglaterra i sobretot en França. En última instància, les paleses de Knight es varen otorgar en a lo manco huit països diferents i els motors varen ser construïts per una trentena d'empreses.

Història

Naixcut en Indiana en 1868, Knight va anar originalment impressor i editor de periòdics, que publicava una revista sobre granges en el Mig Oest anomenada "Dairy Produïx". Per a cobrir les seues activitats diàries durant els anys de 1901 i 1902, va comprar un dels primers automòvils Knox, un vehícul de tres rodes en un motor monocilíndrico refrigerat per aire les vàlvules sorolloses del qual li molestaven. Creïa que podia dissenyar un motor millor i va procedir a fer-ho. Knight estava familiarizado en les vàlvules deslizantes utilisades en els primers motors Otto, despuix d'haver reparat un mecanisme de vàlvules similar en el aserradero del seu pare. No obstant, la vàlvula d'esmonyida havia segut reemplaçada en els motors de gasolina per la vàlvula d'assent, que les seues característiques s'adaptaven millor als motors de quatre temps.

Al principi, Knight va intentar fer que tot el cilindre del motor oscilara per a obrir i tancar els orificis d'admissió i d'escape. Encara que va patentar esta disposició, pronte la va abandonar en favor d'una solució en una doble camisa deslizante. Respalat per l'empresari de Chicago L.B. Kilbourne, es va construir un primer motor experimental en Oak Park (Illinois) en 1903. L'investigació i el desenroll varen continuar fins a 1905, quan un prototip va passar una série de proves rigoroses en Elyria (Ohio). Havent desenrollat un motor pràctic (en una inversió d'al voltant de 150.000 dólars), Knight i Kilbourne varen mostrar un vehícul de turisme complet denominat "Silent Knight" en el Chicago Auto Show de 1906. Equipat en un motor de 4 cilindres i , l'automòvil tenia un preu de 3500 dólars.

Motor Knight

El disseny del motor Knight utilisava dos camises de ferro fos per cilindre, una esgolant-se dins de l'atra, en el pistón dins de la camisa interior. Els manegueta eren operats per chicotetes bielas accionadas per un eix excèntric i tenien els esclafidors retallats en els seus extrems superiors. La culata (coneguda com "junk head") era com un pistón fix invertit en el seu propi conjunt d'anells que es proyectaven cap a avall dins de la camisa interior. Els cabezales eren individualment desmontables per a cada cilindre. El disseny era extraordinàriament silenciós i les vàlvules de camisa necessitaven poc manteniment. No obstant, era més car de fabricar que un motor convencional, per la precisa rectificació requerida en les superfícies de les camises. També consumia més oli a altes velocitats i era més difícil de posar en marcha en climes frets.

El disseny del motor permetia una ubicació més centrada de les bugies per a proporcionar una millor trayectòria de la flama, grans esclafidors per a un millor fluix del gas i cámara hemisfèriques que, a la seua volta, varen permetre aumentar la potència. Ademés, les vàlvules de camisa requerien molt manco manteniment que les vàlvules en empujadores, que necessitaven ajust, rectificat i inclús una tongada despuix d'uns pocs mils de quilómetros. No obstant, les característiques adiabàtiques i isotèrmiques que acompanyen a l'aument de la potència disponible gràcies a les grans àrees dels esclafidors en les camises (en relació en els dissenys contemporàneus en vàlvules d'espente), es varen convertir en el taló de Aquiles de la vàlvula de doble camisa. Gran part de la ventaja que es podia obtindre de l'aument de l'eficiència volumètrica no s'aprofitava per l'incapacitat de transferir la calor resultant en un gradient lo suficientment alt com per a evitar temperatures internes excessives. Com a conseqüència d'estes condicions tèrmiques, i contràriament a la pràctica convencional, l'àrea de l'esclafidor d'admissió es va reduir a un valor substancialment menor que la secció de l'esclafidor d'escape. Els motors posteriors que tenien camises més primes, recobertes d'acer i metal blanc tenien nivells millorats de malbarat de calor, pero els problemes de transferència tèrmica devien seguir sent característics del disseny, llimitant aixina el desenroll del potencial inherent del motor de vàlvula de camises dobles.

Les millores en el disseny i els materials del més habitual motor de vàlvules d'espente, varen eliminar la majoria de les ventages que tenia inicialment el sistema en vàlvules de camisa, de modo que a principis de la década de 1930 la fabricació del Silent Knight havia cessat, i solament un parell de fabricants d'automòvils francesos varen continuar apostant per este motor.

Knight i Kilbourne esperaven interessar als fabricants d'automòvils nortamericans en el motor en el propòsit de vendre llicències per a la seua fabricació, pero inicialment no hi havia compradors. Pierce-Arrow de Búfalo (Nova York) va provar el motor front a un dels seus i va descobrir que era més potent a velocitats superiors a i que també giraria més ràpit. No obstant, ho varen rebujar com a inadequat per a la seua gama d'automòvils perque creïen que qualsevol velocitat per damunt de era insegura. També varen considerar excessiu el consum d'oli (al voltant de 2 quartos per 70 milles). Knight també va rebre certa mala publicitat quan un prototip en motor Knight es va inscriure en la gira Glidden de 1906, pero es va retirar el primer dia per un fallo mecànic.

Motor Knight-Daimler. Secció travessera

Daimler-Knight

Daimler 22 hp convertible biplaza (1909). L'emblema sobre el seu radiador representa a l'inventor (C. Y.) Knight

Atret per les possibilitats del motor "Silent Knight", Edward Manville, president de la Daimler britànica, va escriure a Knight en Chicago. Knight havia ignorat fins a llavors dos de les seues missives, pero davant les dificultats que se li estaven presentant en els Estats Units, va canviar d'opinió, i va decidir tractar d'interessar als fabricants anglesos en el seu motor. En 1907 es va embarcar en un dels seus automòvils cap a Londres, a on va conseguir vore el seu compatriota Percy Martin, també director de Daimler. Els ingeniers de Daimler varen provar el motor i els resultats varen ser lo suficientment alenadors per a que Daimler establira un equip secret per a desenrollar completament el concepte de Knight. Poc temps despuix, Knight es va establir en Anglaterra, prop de Coventry, en 1907.

Daimler va contractar a Frederick Lanchester com a consultor per a este propòsit i es va realisar un important redisseny i refinament del treball inicial de Knight, convertint-ho en una proposta pràctica. Quan es va donar a conéixer en setembre de 1908, el nou motor va causar sensació: "N'hi ha prou en dir que les vàlvules en forma de fongo en resorts, levas i moltes parts menudes, són agranades radicalment, que es dispon d'una cámara casi perfectament esfèrica, i una camisa o tubo de ferro fos com la part de la cámara en la que el pistón es desplaça".

En finalisar el proyecte, el motor ya no era "Wholly Knight" (completament Knight). Knight va obtindre una palesa britànica per al seu motor modificat el 6 de juny de 1908. En setembre, Daimler va anunciar que estos motors "Silent Knight" s'instalarien en alguns dels seus models de 1909.

Per a combatre les crítiques dels seus competidors, Daimler va fer que el RAC (Royal Automobile Club) portara a terme les seues pròpies proves independents en el Daimler-Knight. Els ingeniers de el RAC varen prendre dos motors Knight i els varen posar en marcha a plena càrrega durant 132 hores sense parar. Després, els mateixos motors es varen instalar en un vehícul de turisme i es varen conduir a lo llarc de en la pista de carreres de Brooklands, despuix de la qual cosa es varen desmontar i novament es varen posar en funcionament en el banc de proves durant 5 hores. Els ingeniers de el RAC varen informar que, quan es varen desmontar els motors, no va haver desgast perceptible, els cilindres i els pistones estaven nets i les vàlvules tampoc varen mostrar signes de desgast. El RAC va quedar tan impressionat que li va otorgar a Daimler el Trofeu Dewar de 1909.

Els informes de el RAC varen fer que el preu de les accions de Daimler aumentara de 0,85 a 18,75 lliures, i els competidors de la companyia varen aplegar a témer que el motor de vàlvules d'espente pronte quedara obsolet. W O Bentley va opinar que el motor Daimler-Knight funcionava tan ben com el propulsor d'un Rolls-Royce.

El motor Knight (millorat significativament pels ingeniers de Daimler) va atraure l'atenció dels fabricants d'automòvils europeus. Daimler va comprar els drets de Knight "per a Anglaterra i les colónies" i va compartir la propietat dels drets europeus, dels que va adquirir el 60 %, en Minerva de Bèlgica. Els drets europeus adquirits també varen ser utilisats per Panhard i Mercedes. Daimler va abandonar els motors de vàlvules d'espente i va mantindre els seus silenciosos motors de vàlvules de camisa fins a mediats dels anys 1930.

No obstant, molts vehículs varen ser descrits com a propensos als fallos per la deficient lubricación de les cares de contacte del cilindre i la camisa. A sovint, no es podia garantisar una lubricación adequada en els lubrificants disponibles en eixe moment, especialment en un manteniment inadequat. Este problema va aumentar en les velocitats del motor de més de 1600 rpm, moment en el que el motor de vàlvules de camisa deixava de proporcionar una potència superior. En una velocitat del motor màxima alcanzable d'aproximadament 1750 rpm, el potencial de desenroll a llarc determini del motor era molt llimitat.

Amèrica del Nort

Una rèplica d'un anunci de 1912 del motor Knight per a la companyia Stearns, situat en Boise

Thomas Russell, de la Canada Cycle & Motor Co. Ltd. havia seguit els treballs de Knight en interés i quan va llegir els artículs publicats sobre les proves de el RAC es va anar a Anglaterra en 1909 per a obtindre una llicència de Knight. Russell també va aplegar a un acort en Daimler, per mig del que la companyia britànica li suministraria els motors Daimler-Knight durant dos anys. Russell va passar a fabricar varis models d'automòvils de lux, els Russell-Knight.

En agost de 1911 els fabricants d'automòvils nortamericans Columbia, Stearns i Stoddard-Dayton varen adquirir la llicència del motor Knight. L'Atles Engineering Company de Indianápolis també va comprar una llicència per a fabricar motors, que va aparéixer en 1914 com Lyons-Knight.

Columbia, Stoddard-Dayton i Atles varen quebrar poc despuix i les seues llicències varen ser transferides a atres companyies. Edwards-Knight va obtindre una que passaria a Willys, mentres que Moline va adquirir una atra que va conservar durant la década de 1920.

En 1913, un Mercedes-Knight conduït per Théodore Pilette va córrer en les 500 Milles de Indianápolis a on, a pesar de tindre el motor més menut, va obtindre el quint lloc en un promig de .

Willys va realisar millores en el motor Knight que varen ser patentades i en 1916 va anunciar el seu Willys-Knight 88-4. Més alvance es va obrir una planta de fabricació canadenca en Toronto per a construir models d'exportació.

Cap a 1925, hi havia cinc empreses en els Estats Units produint chassis en motors Knight. Willys-Knight fabricava 250 automòvils per dia, i eixe mateix any va anunciar que hi havia més de 180.000 motors Willys-Knight en us en tot lo món. La firma també es va fer càrrec de Stearns eixe any, formant una associació d'empreses en este propòsit (les companyies no es varen fusionar).

Les vendes dels automòvils Willys-Knight varen disminuir cap a finals dels anys 1920. Gràcies al treball d'Harry Ricardo i Charles Kettering, els motors en vàlvules espentades, més simples, es varen tornar cada volta més eficients. L'aparició del motor Knight en un Chrysler de 1924 va evidenciar el seu alt cost de fabricació, lo que va començar a posar en dubte les seues ventages mecàniques. Mentres Willys seguia construint estos motors en la década de 1930, el treball de desenroll havia cessat per complet. Les paleses de Knight varen expirar en 1932. Encara que en juny d'eixe any es va anunciar un model Willys-Knight Streamline Six per a 1933, no consta que la producció continuara en 1933. Estos varen ser els últims automòvils en vàlvula de camisa fabricats en els Estats Units.

Europa

Com ya s'ha vist, el motor Knight, encara que es va originar en els Estats Units, es va desenrollar per a donar els seus millors resultats en Anglaterra. Europa es va convertir en l'escenari dels seus primers èxits, a on també va perdurar més temps. Mercedes va construir el seu Knight 16/50 de 4 litros fins a 1924, mentres que el Simson Supra Knight de 1925-26 va ser provablement l'últim automòvil alemà en motor Knight. En França, ademés de Peugeot i Mors, dos marques d'automòvils de lux varen utilisar el motor Knight com a equip estàndar entre 1923 i 1940: "Avions Voisin" i "Panhard". Voisin també va construir un motor radial refrigerat per aire utilisant el principi de Knight en 1935, que va anar el seu últim us de la tecnologia Knight. El Panhard et Levassor Dynamic, produït fins a l'estiu de 1940, va ser l'últim automòvil de passagers en motor Knight que es va construir en série.

Alguns automòvils en motor Knight

Willys-Knight Great Six roadster, 1929-30