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套筒气门发动机——“沉默的骑士”


沉默之旅:查尔斯耶鲁奈特和沉默骑士引擎的诞生


查尔斯耶鲁奈特石版画

20世纪初,在传统提升阀的喧嚣声中,聪明的美国工程师查尔斯·耶鲁·奈特(Charles Yale Knight)试图重新定义汽车的安静。他的汽车工程事业始于一辆三轮诺克斯汽车,提升阀的无情噪音激发了他对卓越替代品的追求。


受到早期奥托发动机和他父亲的锯木厂机械的启发,奈特走上了一条革命性的道路。在 LB Kilbourne 的资金支持下,他于 1903 年开发了一款实验性发动机,并演变为双滑动套筒原理——“沉默骑士”发动机的基石。


查尔斯·耶鲁·奈特:早年

查尔斯·耶鲁·奈特 (Charles Yale Knight) 进入汽车行业的历程的标志是他 16 岁时就提前辍学,开始从事汽车制造事业。尽管美国制造商在试图出售他的发动机设计时持怀疑态度,但奈特的决心促使他从芝加哥搬到了英国。在那里,他与戴姆勒和兰彻斯特合作,开发了戴姆勒 TB22,并因证明该概念的可行性而获得杜瓦工程奖。


沉默的交响曲:套筒阀发动机如何运行


Silent Knight 发动机的核心在于创新的双滑动套筒设计,与传统的提升阀机构不同。与依靠阀门打开和关闭来控制空气和废气流量的传统发动机不同,套筒阀门发动机的工作原理不同。


在奈特的设计中,每个气缸都包含两个圆柱形套筒——一个外套筒和一个内套筒。活塞位于内套筒内,两套筒可独立滑动。由偏心轴驱动的小连杆控制套筒的运动。这些套筒上端的端口有助于排气口和进气口的打开和关闭,从而调节气体流量。


这种配置有几个优点:


  1. 静音操作:  套筒的滑动动作降低了与传统提升阀相关的机械噪音,从而使发动机显着安静 - 因此获得“静音骑士”的绰号。

  2. 提高效率:  该设计允许更大的进气口和排气口,增强发动机在高转速下的呼吸。这有助于提高性能和效率。

  3. 减少维护:  没有弹簧和复杂的阀门机构,消除了功率损失和频繁调整的需要,提供免维护的体验。

  4. 清洁燃烧室:  套筒阀设计可以使用单个中央火花塞实现清洁燃烧室,因为无需容纳多个阀门。


成功的交响曲:戴姆勒的认可和采用


奈特创新的成功引起了全球的共鸣。戴姆勒被该发动机的优点所吸引,于 1908 年 4 月签署了一项协议,在“英格兰和殖民地”的许可下生产 Knight 发动机。由弗雷德里克·兰彻斯特博士领导的精致“沉默骑士”发动机赢得了《汽车画报》的赞誉,导致戴姆勒完全转向套筒阀发动机。


到 1908 年 10 月,戴姆勒已生产了 600 台发动机,推动“沉默骑士”汽车进入市场。值得注意的是,蒙塔古勋爵称赞了该车的安静性、平稳性和燃油效率。甚至威尔士亲王也成为了赞助人,巩固了沉默骑士的皇室联系。


进步与挑战:套筒气门发动机面世


套筒气门发动机具有多项优点,包括改善高转速下的呼吸、高效的燃烧室以及减少维护。然而,这些创新也带来了密封问题、高油耗和复杂加工等挑战。


尽管面临挑战,套筒阀设计仍将其应用范围扩展到航空领域,为二战期间的英国战斗机提供动力。 Napier Sabre 发动机在霍克台风等标志性飞机中占有一席之地,证明了其成功。


从黄昏到复兴:穿越时空的旅程


Knight 汽车发动机制造的衰落始于 30 年代初,因为 OHV、OHC 和多气门发动机在制造和许可复杂性和成本不高的情况下超越了 Knight 发动机的性能。 1939 年 Panhard Dynamic 是最后一辆配备 Knight 发动机的量产车。


在一场壮观的绝唱中,Bristol Centaurus 和 Napier Sabre 展示了 20 世纪 30 年代末套筒阀的威力。  快进到 21 世纪,加利福尼亚州圣卡洛斯的 Pinnacle Technologies 复兴了这一概念。他们对套筒气门发动机的现代诠释旨在提高效率和减少排放,这暗示着潜在的复苏。



探索坦帕湾汽车博物馆的遗产


坦帕湾汽车博物馆是汽车工程发展的见证,拥有非凡的藏品,其中包括套筒阀技术的先驱:


意义:  第一辆生产套筒阀(沉默骑士)动力汽车,唯一的幸存者。


意义:  “沉默骑士”4缸套阀发动机,伺服动力制动器。


意义:  静音骑士套筒气门发动机和一体式结构,采用宏伟的装饰艺术金属雕塑。


意义:  “沉默骑士”6缸套筒阀发动机,配有威利斯专利整流器。


意义:  1913 年“美国最豪华的汽车”,490 立方英寸。套筒阀发动机,唯一的幸存者。


博物馆的展品提供了一段穿越袖阀历史的迷人旅程,邀请爱好者见证定义一个时代的创新和优雅。随着汽车行业不断追求更清洁、更高效的运输,套筒气门发动机的遗产证明了 20 世纪初工程师不屈不挠的精神。


资料来源:

  1. “捷豹传承:戴姆勒套筒阀发动机。”捷豹遗产, https://www.jaguarheritage.com/daimler-history/daimler-engineering/sleeve-valve-engine/

  2. “套筒阀发动机如何工作。”博闻网, https://auto.howstuffworks.com/sleeve-valve-engine.htm

  3. 查尔斯耶鲁骑士” - 国家肖像画廊,英国。 参考


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