El Jaguar XK es un motor de 6 cilindros en línea con doble árbol de levas en cabeza (DOHC) fabricado por Jaguar Cars entre 1949 y 1992. Presentado como un motor de 3,4 litros, se hizo famoso tanto en carretera como en pista, produciéndose en cinco cilindradas hemisféricas de entre 2,4 y 4,2 litros para turismos Jaguar, con otros tamaños fabricados por Jaguar y empresas privadas para competición. También se utilizó una versión despotenciada en ciertos vehículos militares fabricados por Alvis y Daimler .
Antes de la Segunda Guerra Mundial , SS Cars (que cambió su nombre a Jaguar en 1945) utilizaba tres motores producidos por la Standard Motor Company : un motor de 4 cilindros de 1,5 litros y un motor de 6 cilindros de 2,5 y 3,5 litros. Se dice que Sir William Lyons y sus diseñadores de motores, William Heynes (ingeniero jefe), Walter Hassan , Claude Baily y Harry Weslake [1] , discutieron una nueva gama de reemplazos mientras vigilaban el fuego en el techo de la fábrica SS en Swallow Road, Coventry, [2] durante los bombardeos alemanes de la Segunda Guerra Mundial. En lugar de desarrollar motores prototipo inmediatamente después de la guerra, se afirma que los desarrollos de motores de Jaguar en tiempos de guerra fueron mucho más allá de la mera discusión y el diseño, extendiéndose a la construcción y prueba de varios motores prototipo ya en 1943. [3]
El objetivo inicial era producir una serie de motores de mayor potencia de lo normal que pudieran mantenerse por delante de la competencia sin revisión durante muchos años y que, según insistió Sir William, también debían "verse bien". En 1942-43, se consideró una gama de configuraciones y se concluyó que, para una buena respiración y una alta presión de aire , los nuevos motores necesitarían válvulas opuestas en V que funcionaran en cámaras de combustión hemisféricas . Se seleccionaron dos configuraciones de este tipo para comparar en 1943 y los prototipos se denominaron "XG" y "XF". El XG de 4 cilindros de 1.776 cc, probado por primera vez en octubre de 1943, se basaba en el bloque estándar de 1,5 litros y utilizaba su leva única en el bloque para operar las válvulas opuestas a través de una complicada disposición de varillas de empuje cruzadas, similar a la del BMW 328 de antes de la guerra . El XF de 4 cilindros y 1.732 cc utilizaba la ya conocida configuración de doble árbol de levas en cabeza (DOHC) y se probó por primera vez en noviembre de 1944. Se descubrió que el XG sufría un ruido excesivo en las bielas y los balancines y que las cifras de flujo de gas a través de sus puertos de válvulas verticales no eran iguales a las de los puertos horizontales del XF. Por lo tanto, de estas dos opciones, se seleccionó el diseño DOHC del XF.
El desarrollo del motor de 4 cilindros progresó de la siguiente manera:
En septiembre de 1947 se había producido una versión de 6 cilindros de 3,2 litros, llamada "XJ de 6 cilindros", que pretendía sustituir a las dos unidades de 6 cilindros basadas en el modelo estándar. Las pruebas demostraron la necesidad de un par motor superior a bajas velocidades del que podía producir este motor, por lo que se "aumentó" su cilindrada hasta los 3.442 cc para formar el "XK de 6 cilindros", que vio su debut en un deportivo biplaza XK120 descapotable en el Salón del Automóvil de Londres de 1948. A continuación, el XK propulsó el Jaguar Mark VII y varios otros modelos en los años siguientes.
El prototipo XG se utilizó como banco de pruebas de componentes hasta 1948. También existía un "XK de 4 cilindros" de 1.790 cc, que también se probó por primera vez en octubre de 1945 y que seguía en desarrollo junto con las unidades XK de 6 cilindros. En el momento en que William Heynes presentó su trabajo en la IMechE en febrero de 1953, [4] el XK de 4 cilindros todavía se mencionaba como un motor en desarrollo. No se descartó su posible producción hasta finales de 1953, cuando ya se había comprendido que la imagen de Jaguar en el mercado había ido más allá de la necesidad de un sustituto para la antigua unidad estándar de 4 cilindros y 1,5 litros.
Como los prototipos XK de 6 cilindros resultaron ser mucho más refinados que las versiones de 4 cilindros, en 1951 se construyó una versión de 6 cilindros del XK de 1986 cc para ver si sería suficiente como motor a menor escala. En 1954, esta cilindrada había aumentado a 2483 cc y fue esta versión de bloque corto del XK de 6 cilindros la que se instaló en el nuevo Jaguar compacto de 2,4 litros (conocido posteriormente como Mark 1) lanzado ese año. Ninguno de los prototipos de 4 cilindros llegó a la producción, pero el equipo de récord de velocidad del teniente coronel Goldie Gardner instaló una versión de 1970 cc en el MG aerodinámico EX-135 en 1948 para lograr el récord de la clase de 2000 cc a 177 mph (285 km/h), [5] en la autopista Jabbeke en Bélgica.
Hay algunas afirmaciones engañosas sobre un prototipo de 4 cilindros "XJ" intermedio, pero parece que la única persona que se refirió a ellos como tales fue William Heynes en un documento presentado en el IMechE en 1953. Heynes afirmó que hubo muchas variantes de 4 cilindros después del XF, pero fue él solo quien las agrupó vagamente como XJ. La última mención del XF fue en julio de 1945 y la primera mención del XK (XK1) fue en octubre del mismo año. Esto no da mucho espacio para una serie de motores XJ. No hay menciones del XJ en el archivo (excepto en el documento de Heynes). Si hay un XJ, es probable que el primero haya sido denominado internamente XK1. Hubo otros tres de capacidad nominal de 1790 cc llamados XK2, XK3 y XK4. Es probable que estos sean a los que Heynes se refirió como "XJ". El primer XK "auténtico" se llamó "XK Número 1" (distinto del "XK1") y tenía una cilindrada nominal de 1970 cc y un diámetro/carrera de 83 mm/91 mm.
De esta forma se desarrollaron los dos tamaños de bloque que formaron la base de todos los motores XK de 6 cilindros posteriores: el bloque más corto se utilizó para los motores de 2,4 y 2,8 litros y el bloque de tamaño completo para ambas versiones de los motores de 3,4, 3,8 y 4,2 litros.
La característica más reconocible del motor XK son las tapas de doble árbol de levas que se encuentran sobre el motor, que eran de aleación pulida hasta que se cambió a un acabado de aleación y negro acanalado a principios de 1968, aproximadamente cuatro años después de la introducción de las versiones de 4,2 litros en 1964. La profundidad inusual de la culata del motor estuvo dictada por el deseo de hacer espacio para dos válvulas de tamaño generoso, sin restringir excesivamente el flujo de gases dentro y fuera de las cámaras de combustión hemisféricas . Para satisfacer estas dos condiciones, inicialmente se eligió un ángulo relativamente amplio entre las válvulas, con vástagos de válvula bastante largos. Para operar de manera eficiente las válvulas cuyas partes superiores estaban tan separadas, se descubrió que la disposición de doble árbol de levas en cabeza era la más efectiva.
Los lóbulos de la leva actúan directamente sobre taqués tipo cangilón , que se ajustan por medio de calzas entre la parte inferior del cangilón y la parte superior de las válvulas. Dos cadenas dúplex impulsan los árboles de levas, una desde el cigüeñal hasta una rueda dentada a nivel de las cámaras de combustión, y otra desde la rueda dentada hasta cada árbol de levas. El diseño original de zapata con resorte del tensor de la cadena de levas inferior resultó ser demasiado débil y después de un par de años se cambió a un diseño hidráulico mejorado, que utiliza la presión del aceite del motor. [6]
Las culatas estaban hechas de aleación de aluminio RR50 debido a la alta tasa de conducción de calor de ese material y su peso ligero, este último estimado por William Heynes para dar un ahorro de peso de unos 70 lb (32 kg) en comparación con una culata similar hecha de hierro fundido. Se prestó especial atención al flujo de gas, con Harry Weslake y Heynes diseñando un puerto de entrada curvado para impartir remolino a la mezcla de aire y combustible para mejorar la combustión. El mismo diseño básico de la culata se mantuvo durante toda la vida de producción del motor, pero con muchos cambios de detalle. Los tamaños y ángulos de las válvulas y los puertos, la elevación del árbol de levas, la relación de compresión y la carburación se modificaron con frecuencia de un modelo a otro, dependiendo de si se enfatizaba la potencia o el par. [7] Los primeros motores XK instalados en el deportivo XK 120 y el sedán Mark VII carecían de pernos de fijación en la parte delantera de las tapas de las levas, donde cubrían las cadenas de distribución, que perdían aceite como resultado. A partir de 1951, todos los motores XK tenían pernos alrededor de todo el perímetro de las tapas de las levas.
Las primeras culatas se conocen como culatas "estándar" o "tipo A" y se identifican por sus diferentes ángulos de válvula de 30 grados de admisión y 45 grados de escape, así como por su acabado de aluminio sin pintar. [8] Alrededor de 1954, apareció la culata "tipo B", con ángulos de válvula iguales de 35 grados en la admisión y el escape. Las culatas "tipo B" están pintadas de azul "azul claro" (primeros coches) a verde claro (coches posteriores) en los modelos de 2,4 y 3,4 litros y de azul oscuro metalizado en los modelos de 3,8 litros. Muy pocos XK 120 y XK 140 se suministraron a los clientes con la culata "tipo C", que estaba pintada de rojo y llevaba una placa en cada tapa de leva que decía "Jaguar Type C".
En los años 50 se introdujo una culata de "puerto recto" supuestamente más eficiente, también con ángulos de 35 grados en la admisión y el escape, que se pintó de color naranja calabaza en el XK-150S. Las culatas de los E-Type Serie 1 y del Mark X se pintaron de dorado, independientemente de si el motor era de 3,8 litros o de 4,2 litros. En la época de los E-Type Serie 1 y del 420G en 1968, aproximadamente al mismo tiempo que llegaron las tapas de levas acanaladas, se dejó de pintar las culatas. Muchas fuentes todavía describen el acabado de aluminio sin pintar posterior como "plateado".
El código de colores de las culatas de Jaguar de finales de los años 50 y principios de los 60 se puede determinar a partir de la lista de Heiner Stertkamp [ cita requerida ] que aparece a continuación. La única anomalía real es que los primeros E-Type de 3,8 litros tenían una culata pintada de naranja (porque tenían 3 carburadores) pero luego la cambiaron a dorada (porque tenían culatas de puerto recto). La pintura dorada significó una configuración de triple carburador de puerto recto desde entonces hasta la desaparición del Mark X.
Los coches con culata de cilindros rectos y solo dos carburadores no tenían culatas pintadas. Consulta la tabla completa de tipos de culatas del XK en relación con los modelos Jaguar y Daimler al final de este artículo.
El bloque estaba fabricado en hierro fundido (con la excepción de algunos fabricados en aleación de aluminio para motores de competición), con el cárter partido en la línea central del cigüeñal de siete cojinetes. El cigüeñal estaba fabricado en acero EN16, tratado térmicamente antes del mecanizado. Una innovación fue la instalación de un amortiguador de vibraciones patentado por Metalastik en la punta del cigüeñal para eliminar las resonancias dañinas del cigüeñal. El diseño y los materiales de la parte inferior del motor apenas cambiaron a lo largo de su vida, aparte de los cambios dictados por los cilindros reespaciados de la versión de 4,2 litros (también utilizados por la "nueva" versión de 3,4 litros). La bomba de aceite se cambió después de un par de años, de una bomba de tipo engranaje relativamente ineficiente a una unidad de lóbulos excéntricos Hobourn-Eaton.
Los coches de preinyección tenían dos o tres carburadores SU , Weber , Zenith o Zenith-Stromberg de varios tamaños según el modelo y el mercado, aunque los carburadores Weber solo estaban disponibles en el concesionario o en el mercado de accesorios, y no los suministraba la fábrica. La excepción a esto fueron los coches de 2,4 litros hasta la introducción del 240, estos primeros coches tenían dos carburadores Solex de tiro descendente. Algunos coches de carreras deportivos D-Type recibieron inyección de combustible, pero no estuvo disponible en los coches de carretera hasta 1978, comenzando en ciertos modelos del mercado estadounidense para cumplir con los estándares gubernamentales de eficiencia de combustible. Finalmente, se extendió a toda la gama y a todos los mercados.
Durante los años 1950 y 1960, Jaguar publicó las cifras de potencia bruta SAE , utilizando el sistema de medición preferido por los fabricantes estadounidenses, ya que de lo contrario sus coches habrían parecido de menor potencia en comparación con los coches estadounidenses. Esta práctica fue sustituida por la confianza en el sistema de potencia neta SAE más realista alrededor de 1972, aunque las clasificaciones de potencia de Jaguar de esa época también pueden expresarse utilizando el sistema de potencia neta DIN , muy similar . Dado que no se registraron las condiciones en las que se determinaron las cifras brutas SAE, es imposible realizar una comparación objetiva de las potencias de los distintos modelos de Jaguar con motor XK a lo largo del tiempo.
El 4.2 XK de 1965 instalado en el E-Type carburado tenía una potencia nominal de 265 hp (198 kW) brutos SAE; el 4.2 XK con inyección de combustible de 1986 instalado en el XJ6 serie 3 tenía una potencia nominal de 202 hp (151 kW) netos DIN. [ cita requerida ] Como mínimo, se requerirían además variables como la relación de compresión, las elevaciones y duraciones de las levas y la tasa de consumo de combustible de cada motor durante las pruebas para desarrollar cualquier comparación estimada.
El primer uso de producción del XK de seis cilindros en línea fue en el Jaguar XK120 de 1948 , que utilizaba la versión de 3441 cc (3,4 L; 210,0 pulgadas cúbicas) con un diámetro x carrera de 83 mm × 106 mm (3,27 pulgadas × 4,17 pulgadas). Tenía un bloque de hierro sin camisas de cilindros y culata de aluminio . Tenía un espacio más amplio entre los cilindros 3 y 4 que entre los otros cilindros. El 3.4 fue calificado inicialmente con 160 bhp (162 PS; 119 kW) SAE brutos con una relación de compresión de 8:1, aumentando a 210 bhp (213 PS; 157 kW) SAE brutos con la culata tipo C (confusamente no es la culata del C-Type que corrió en Le Mans) hasta 250 bhp (253 PS; 186 kW) SAE brutos con la culata de "puerto recto" con una relación de compresión de 9:1 como la instalada en el XK150SE.
Casi inmediatamente después de que se lanzara el nuevo Jaguar compacto de 2,4 litros , Jaguar empezó a recibir presiones para que le instalara el motor de 3,4 litros. Esto se hizo en febrero de 1957 y el coche pasó a llamarse Jaguar de 3,4 litros. La denominación "Mark 1" para estos coches se aplicó de forma retroactiva, tras el lanzamiento del Mark 2 en 1959.
El XK original de 3,4 litros se utilizó en los siguientes vehículos de carretera:
A mediados de los años 50, Jaguar carecía de una berlina compacta del tipo que hasta 1949 representaba el motor estándar de 1,5 litros. A la hora de elegir el motor para su nueva berlina compacta, Jaguar podía elegir entre el prototipo XK de cuatro cilindros de 1.995 cc y una versión reducida del XK de seis cilindros de 3,4 litros. El 4 cilindros se consideraba demasiado poco potente y poco refinado. El 3,4 ya era bastante "subcuadrado", lo que significa que su diámetro era mucho menor que su carrera, por lo que una versión de diámetro más pequeño del 3,4 no se consideraba una propuesta realista. Por tanto, Jaguar se vio obligado a crear una versión de carrera corta del XK de 6 cilindros con un bloque de cilindros más corto, reduciéndolo en altura de 11,5 pulgadas (292 mm) a 8,85 pulgadas (225 mm).
Introducido en el Jaguar de 2,4 litros en 1955, el motor tenía una carrera de 76,5 mm (3,0 pulgadas) mientras que conservaba el diámetro de 83 mm (3,3 pulgadas) para dar una capacidad de 2.483 cc (151,5 pulgadas cúbicas). A pesar de tener una cilindrada de casi 2,5 litros, el nuevo coche se denominó "Jaguar 2,4" para crear una separación obvia del antiguo motor estándar de 2,5 litros y vincularlo al ahora familiar motor XK de 3,4 litros. Los 2,4 litros producidos tenían una potencia de 112 CV (netos) por parte de la fábrica, utilizando carburadores gemelos Solex de tiro descendente.
En 1959, el motor se trasladó al nuevo Mark 2, en el que producía 120 CV (89 kW) SAE brutos , todavía con carburadores Solex. El Jaguar 240 estaba equipado con una versión mejorada del motor, que incorporaba la culata de puerto recto y carburadores SU gemelos que entregaban 133 CV SAE brutos .
El XK de 2,4 litros se utilizó en los siguientes coches:
La versión de 3,8 litros se lanzó en 1958, inicialmente para el último XK150 y el sedán Mark IX. Mantenía los centros de cilindros y la carrera de 106 mm (4,2 in) del 3,4, pero se agrandó hasta 87 mm (3,4 in) para una cilindrada total de 3.781 cc (230,7 cu-in). La distancia entre los orificios de los cilindros era lo suficientemente pequeña como para que se decidiera colocar camisas secas en los orificios. El 3,8 tenía una serie de diferencias de detalle con respecto al 3,4, en particular en su mecanismo de válvulas y carburación. El 3,8 estándar producía 220 CV (164 kW) SAE brutos y hasta 265 CV (198 kW) SAE brutos en el XK150SE con la culata de babor recta.
El XK de 3,8 litros se utilizó en los siguientes vehículos de carretera:
A partir de 1959 se fabricaron versiones de 3 litros del motor XK para las carreras de coches deportivos de la FIA con un diámetro de 85 mm (3,35 in) y una carrera de 88 mm (3,46 in). [11] También fue popular entre los pequeños fabricantes de coches de carreras, como Lister Cars, que no podían permitirse producir sus propios motores. Además de en las carreras de resistencia, el motor también se utilizó en las carreras de Fórmula Libre .
El XK de 3,0 litros se utilizó en los siguientes vehículos de carretera:
En 1964 se lanzó oficialmente una versión de 4,2 litros del XK, aunque los corredores habían estado ampliando el motor de 3,8 litros a 4,2 litros durante años. El bloque de fábrica de 4,2 litros era un nuevo diseño de camisa siamesa que utilizaba cilindros reubicados y colocados uniformemente a lo largo del bloque con nuevos espaciamientos entre cojinetes principales y un nuevo cigüeñal. Los dos cilindros centrales se acercaron y los dos exteriores se separaron más, pero la longitud total del bloque permaneció inalterada. Esto permitió que los diámetros interiores de los cilindros se rediseñaran hasta 92,08 mm (3,63 in) mientras se conservaba la familiar carrera larga de 106 mm (4,17 in) para una cilindrada total de 4235 cc (4,2 L; 258,4 cu in).
A pesar de la nueva separación de los orificios de los cilindros, las piezas de fundición de la culata permanecieron inalteradas. Como resultado, las líneas centrales de las cámaras de combustión en la culata ya no se alineaban exactamente con las líneas centrales de los cilindros, pero esto no importó mucho, ya que los diámetros de las cámaras de combustión en la culata eran más pequeños que los diámetros de los cilindros. Por lo tanto, las culatas y las levas de los motores de 3,8 y 4,2 litros son intercambiables. El motor de 4,2 litros de fábrica tenía escalones sin suavizar entre el colector de admisión y la culata, y las juntas del colector no combinaban bien con los puertos de admisión. Por lo tanto, estos motores son excelentes bases para algunas modificaciones, logrando aproximadamente 220 bhp (164 kW; 223 PS) netos SAE y un mayor par motor simplemente "haciendo fluir" la culata.
Las clasificaciones de potencia publicadas de las diversas versiones del motor de 4,2 litros se complican por el cambio de sistemas de potencia bruta a potencia neta durante su vida útil. Por ejemplo, en 1965, el motor de 4,2 litros con carburadores triples SU HD8 instalados en el E-Type con especificación estadounidense tenía una potencia nominal de 265 hp (269 PS; 198 kW) a 5400 rpm SAE brutas y un par máximo de 384 N⋅m (283 lb⋅ft) a 4000 rpm [12] [13] [14] [15] mientras que en 1969, ahora con carburadores gemelos Zenith-Stromberg , esta había caído a 246 hp (183 kW) SAE brutas . [16] La diferencia indica el efecto de la carburación revisada y otros cambios realizados para reducir las emisiones de escape de los motores con especificación estadounidense. La referencia de Jeff Daniels afirma que la versión similar Zenith-Stromberg gemela instalada en un XJ6 con especificaciones estadounidenses fue calificada por Jaguar en 170 PS (125 kW; 168 hp) usando el sistema de potencia neta DIN , siendo la diferencia en gran medida debida al efecto de los sistemas de clasificación de potencia bruta versus neta.
El Jaguar XJ6 de 1987 fue el último Jaguar equipado con el motor XK. En 1992 se fabricó la última limusina Daimler DS420. Como todas las demás limusinas DS420, estaba equipada con un motor XK de 4,2 litros. La variante de 4,2 litros también se utilizó en algunos vehículos militares con relativamente pocas modificaciones. El motor XK tiene el raro honor de haber estado en producción y servicio en automóviles durante seis décadas consecutivas.
Todos los motores XK de 4,2 litros utilizaban culatas de buje recto. Tras la llegada de las tapas de levas acanaladas en 1967, las culatas permanecían normalmente sin pintar, lo que algunas fuentes describen como "plateado".
El XK de 4,2 litros se utilizó en los siguientes coches:
También se utilizó en la familia de vehículos militares de reconocimiento de vehículos de combate (orugas) - CVR(T): por ejemplo,
y la familia correspondiente de vehículos de reconocimiento de combate (sobre ruedas) - CVR(W): por ejemplo, el vehículo de reconocimiento blindado Fox más el camión de bomberos Dennis D600.
En 1968 se introdujo una versión de 2,8 litros del XK para los modelos XJ6 de nivel de entrada. Tenía un bloque corto similar al antiguo 2,4 con la adición de los dos orificios de refrigeración por agua traseros posteriores para la culata de puerto recto, conservando el diámetro de 83 mm (3,3 in) pero alargando la carrera en 9,5 mm (0,4 in) a 86 mm (3,4 in) para dar una cilindrada de 2792 cc / 170,4 cu-in. La potencia de salida del 2.8 se enumeraba como 142 CV (104 kW; 140 hp) netos DIN , que no se puede comparar directamente con los 133 CV brutos SAE del último de los 2.4 en el 240 Mark 2.
El 2.8 se ganó una mala reputación al principio de su carrera debido a una tendencia a que se acumularan depósitos excesivos de carbón en las coronas de los pistones durante el funcionamiento a baja velocidad, que quemaban las coronas cuando se utilizaban a revoluciones más altas. Esto se solucionó más tarde con un cambio a pistones más fuertes, pero el motor también tenía un rendimiento mediocre que no ofrecía ningún beneficio real en términos de economía de combustible y se abandonó en 1973, para ser reemplazado por el "nuevo" 3.4.
Todos los motores XK de 2,8 litros usaban la culata de babor recta sin pintar, que algunas fuentes pueden describir como "plateada", y tenían tapas de levas acanaladas.
El XK de 2,8 litros se utilizó en los siguientes coches:
Introducido en 1975 para reemplazar al 2.8 en el XJ6 de nivel de entrada, el nuevo 3.4 no fue un simple resurgimiento del XK original. Si bien compartía el diámetro y la carrera del antiguo 3.4 de 83 mm (3,3 in) y 106 mm (4,2 in) respectivamente, conservaba algunas características del nuevo motor de 4.2 litros: los espaciados y tamaños de cojinetes principales y una parte inferior más rígida, pero prescindiendo de las camisas de cilindro utilizadas por el 3.8 y el 4.2. Sin embargo, el espaciado de los cilindros se mantuvo como el diseño original de 1948. Con un diámetro de 83 mm, los cilindros debían alinearse con las cámaras de combustión en la culata (cuyos centros se mantuvieron como el diseño original de 1948 hasta el final de la producción del motor XK). Utilizaba una culata de puerto recto y entregaba 161 CV (118 kW; 159 hp) netos DIN y un par muy superior al 2.8.
El "nuevo 3.4" utilizaba la culata de puerto recto, tenía tapas de levas acanaladas y las culatas no estaban pintadas.
El "nuevo XK de 3,4" litros se utilizó en los siguientes vehículos:
La siguiente tabla relaciona el tipo de culata del XK con el modelo Jaguar/Daimler [17] e incluye los colores de pintura aplicados a ciertas versiones de la culata en los años 50 y 60. Las culatas sin pintar a veces se denominan "plateadas", pero este es simplemente el color natural de la aleación de aluminio.
