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Moteurs à soupapes à manchon – « Silent Knight »


Voyage vers le silence : Charles Yale Knight et la naissance du moteur Silent Knight


Lithographie de Charles Yale Knight

Au début du XXe siècle, au milieu de la clameur des soupapes à clapet traditionnelles, Charles Yale Knight, un ingénieux ingénieur américain, chercha à redéfinir la quiétude automobile. Son aventure dans l'ingénierie automobile a commencé avec une automobile Knox à trois roues, où le bruit incessant des soupapes à clapet a déclenché sa recherche d'une alternative supérieure.


Inspiré par les premiers moteurs Otto et les mécanismes de scierie de son père, Knight s'est engagé sur une voie révolutionnaire. Avec le soutien financier de LB Kilbourne, il développa un moteur expérimental en 1903, évoluant vers le principe du double manchon coulissant – la pierre angulaire du moteur « Silent Knight ».


Charles Yale Knight : Petites années

Le parcours de Charles Yale Knight dans l'industrie automobile a été marqué par son départ précoce de l'école à l'âge de 16 ans pour poursuivre une carrière dans la construction automobile. Malgré le scepticisme des constructeurs américains lorsqu'ils tentaient de vendre sa conception de moteur, la détermination de Knight l'a amené à quitter Chicago pour l'Angleterre. Là, il a collaboré avec Daimler et Lanchester, ce qui a abouti au développement du Daimler TB22 et a remporté le prix d'ingénierie Dewar pour avoir prouvé la viabilité du concept.


La symphonie du silence : comment fonctionnent les moteurs à manchon


Au cœur du moteur Silent Knight se trouve la conception innovante à double manchon coulissant, une rupture avec le mécanisme conventionnel de soupape à champignon. Contrairement aux moteurs traditionnels, qui reposent sur des soupapes qui s'ouvrent et se ferment pour contrôler le débit d'air et de gaz d'échappement, le moteur à soupapes à manchon fonctionne selon un principe différent.


Dans la conception de Knight, chaque cylindre contient deux manchons cylindriques : un manchon extérieur et un manchon intérieur. Le piston est situé à l'intérieur du manchon intérieur et les deux manchons peuvent coulisser indépendamment. De petites bielles, actionnées par un arbre excentrique, contrôlent le mouvement des manchons. Les orifices situés aux extrémités supérieures de ces manchons facilitent l'ouverture et la fermeture des orifices d'échappement et d'admission, régulant ainsi le débit des gaz.


Cette configuration offre plusieurs avantages :


  1. Fonctionnement silencieux :  L'action coulissante des manchons réduit le bruit mécanique associé aux soupapes à clapet traditionnelles, ce qui donne lieu à un moteur nettement plus silencieux, d'où le surnom de « Silent Knight ».

  2. Efficacité améliorée :  La conception permet des ports d'entrée et d'échappement plus grands, améliorant ainsi la respiration du moteur à haut régime. Cela contribue à améliorer les performances et l’efficacité.

  3. Entretien réduit :  L'absence de ressorts et de mécanismes de valve complexes élimine la perte de puissance et le besoin de réglages fréquents, offrant une expérience sans entretien.

  4. Chambres de combustion propres :  La conception à soupape à manchon permet des chambres de combustion propres avec une seule bougie d'allumage centrale, car il n'est pas nécessaire d'accueillir plusieurs soupapes.


Une symphonie de succès : la reconnaissance et l'adoption de Daimler


Le succès de l'innovation de Knight a eu un écho mondial. Daimler, séduit par les vertus du moteur, signa en avril 1908 un accord pour fabriquer le moteur Knight sous licence pour « l'Angleterre et les Colonies ». Le moteur raffiné « Silent Knight », piloté par le Dr Frederick Lanchester, a été acclamé par « Motoring Illustrated », ce qui a conduit Daimler à se tourner entièrement vers les moteurs à manchons.


En octobre 1908, Daimler avait produit 600 moteurs, propulsant les voitures « Silent Knight » sur le marché. Lord Montagu a notamment loué le silence, la douceur et l'efficacité énergétique de la voiture. Même le prince de Galles est devenu un mécène, renforçant ainsi les liens royaux du Silent Knight.


Avancées et défis : le moteur à soupape à manchon dévoilé


Le moteur à soupapes à manchon présentait plusieurs avantages, notamment une respiration améliorée à haut régime, des chambres de combustion efficaces et un entretien réduit. Cependant, des défis tels que des problèmes d'étanchéité, une consommation d'huile élevée et un usinage complexe ont accompagné ces innovations.


Malgré ses défis, la conception à manchon a étendu sa portée à l'aviation, équipant les chasseurs britanniques pendant la Seconde Guerre mondiale. Le moteur Napier Sabre, témoignage de son succès, a trouvé sa place dans des avions emblématiques comme le Hawker Typhoon.


Du crépuscule à la résurgence : un voyage dans le temps


Le déclin de la fabrication de moteurs automobiles Knight a commencé au début des années 30, alors que les moteurs OHV, OHC et multisoupapes dépassaient les performances du moteur Knight sans la complexité et les coûts de fabrication et de licence. 1939 Panhard Dynamic était la dernière voiture de série équipée du moteur Knight.


Dans un chant du cygne spectaculaire, le Bristol Centaurus et le Napier Sabre ont démontré les prouesses du manchon à la fin des années 1930.   Avance rapide jusqu'au 21e siècle et Pinnacle Technologies, à San Carlos, en Californie, a relancé le concept. Leur interprétation moderne du moteur à soupapes à manchon vise l’efficacité et la réduction des émissions, laissant présager une résurgence potentielle.



Explorer l'héritage au Tampa Bay Automobile Museum


Le Tampa Bay Automobile Museum témoigne de l'évolution de l'ingénierie automobile, avec une collection extraordinaire qui comprend les pionniers de la technologie des soupapes à manchon :


Signification :  Première automobile propulsée par une valve à manchon (Silent Knight), seul survivant.


Signification :   Moteur à 4 cylindres à soupapes à manchon "Silent Knight", servofreins assistés.


Signification :  Moteur à soupapes à manchon Silent Knight et architecture monocoque dans une magnifique sculpture en métal Art-Déco.


Signification :   Moteur à soupape à manchon 6 cylindres "Silent Knight" avec redresseur breveté Willys.


Importance :   "La voiture automobile la plus luxueuse d'Amérique" en 1913, 490 pouces cubes. Moteur à soupapes à manchon, seul survivant.


Les expositions du musée offrent un voyage captivant à travers les annales de l'histoire des valves à manchon, invitant les passionnés à témoigner de l'innovation et de l'élégance qui ont défini une époque. Alors que l’industrie automobile poursuit sa quête d’un transport plus propre et plus efficace, l’héritage du moteur à soupapes à manchon témoigne de l’esprit indomptable des ingénieurs du début du XXe siècle.


Sources:

  1. «Jaguar Heritage: moteur à soupapes à manchon Daimler». Patrimoine Jaguar, https://www.jaguarheritage.com/daimler-history/daimler-engineering/sleeve-valve-engine/

  2. «PH Origins : le moteur à soupape à manchon." PistonHeads, https://www.pistonheads.com/news/ph-origins/ph-origins-the-sleeve-valve-engine/39325

  3. "Comment fonctionnent les moteurs à soupapes à manchon." HowStuffWorks, https://auto.howstuffworks.com/sleeve-valve-engine.htm

  4. Charles Yale Knight" - National Portrait Gallery, Royaume-Uni. Référence


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