El Lotus-Ford Twin Cam es un motor de gasolina de cuatro cilindros en línea desarrollado por Lotus para el Lotus Elan de 1962 . Algunos de los primeros ejemplos desplazaban 1,5 litros, pero la mayoría eran motores de 1,55 litros (1557 cc). Utilizaba un bloque de cilindros de hierro Ford 116E y una nueva culata de aluminio con dos árboles de levas en cabeza . El Twin Cam se utilizó en una variedad de vehículos hasta que Lotus dejó de producir en 1973. [1] Fue sucedido por el motor Lotus 907 .
Para el Lotus Elan , el fundador de Lotus, Colin Chapman, quería encontrar un motor menos costoso que el costoso Coventry Climax FWE totalmente de aleación utilizado en el Lotus Elite original . [2] Sintió que basar su nuevo motor en un motor construido en grandes volúmenes mantendría los costos bajos. [3] : 18
Chapman eligió inicialmente el Ford 105E de cuatro cilindros en línea utilizado en el Ford Anglia como base para este nuevo motor. El 105E desplazó 1,0 L; 60,8 pulgadas cúbicas (997 cc) y tenía un bloque de hierro fundido producido con el proceso de fundición de paredes delgadas de Ford, lo que resultó en una pieza relativamente liviana. Si bien el bloque 105E solo proporcionaba tres cojinetes principales para el cigüeñal , el diseño cuadrado mantuvo bajas las velocidades del pistón y dio espacio para válvulas más grandes en la nueva culata. Cuando el más grande de 1,3 L; Se lanzó el 109E de 81,7 pulgadas cúbicas (1339 cc) para el Ford Consul Classic , que se convirtió en la plataforma para la mayor parte del desarrollo del nuevo motor Lotus.
El diseñador de motores Harry Mundy había estado trabajando en dos proyectos para Facel SA de Jean Daninos. Uno de los diseños era un V6 de cuatro levas completamente nuevo con una cilindrada de menos de 3,0 litros. [4] El otro era una nueva culata DOHC para reemplazar la original propensa a fallas en el motor Pont-à-Mousson de cuatro cilindros en línea de 1.6 litros utilizado en el Facellia . Los problemas financieros en Facel impidieron que cualquiera de los motores llegara a producción, pero cuando Chapman se enteró del motor más pequeño, encargó a Mundy que adaptara el diseño de Facellia al bloque de motor Ford. [5] El diseño de Mundy para Lotus comprendía una culata de aluminio y una cubierta frontal de aluminio y su conjunto de placa trasera que contenía la bomba de agua y la cadena de transmisión del árbol de levas .
Una vez finalizado el diseño inicial, el consultor externo Richard Ansdale realizó dibujos detallados de la nueva culata. Steve Sanville, empleado de Lotus, dirigió el equipo de ingeniería de producción que incluía a Mike Costin , Neil Francis y Bob Dance. Harry Weslake realizó un análisis de banco de flujo en el cabezal inicial. Los primeros prototipos de Twin Cam tenían problemas en la articulación de la cabeza. Keith Duckworth , que ya había dejado Lotus por Cosworth Engineering , regresó para ver la nueva culata. Duckworth realizó varios cambios de diseño, remodelando los puertos y agregando estructura a la cabeza. [6] : 38
El primer motor Lotus Twin Cam se puso en marcha en un banco de pruebas el 10 de octubre de 1961. [7] Este motor rompió un cigüeñal durante las pruebas; una falla atribuida al bloque de tres cojinetes principales. El primer vehículo de prueba en recibir un Twin Cam fue un Ford Anglia con volante a la izquierda , y el motor se instaló el 18 de enero de 1962. Se informa que este Anglia superó a un Jaguar a más de 160 km/h (100 mph) en las manos. de Jim Clark en su camino a casa en Escocia desde Goodwood . [8]
En mayo de 1962, Ford anunció el motor 116E. [7] Este motor apareció por primera vez en el Consul Capri en agosto de 1962, y luego en el Cortina Super en enero de 1963. El 116E tenía una altura de plataforma más alta que los motores Kent anteriores y con un diámetro por carrera de 3+3 ⁄ 16 pulg. × 2,864 pulg. (80,96 mm × 72,75 mm), la capacidad era 1,5 L; 91,4 pulgadas cúbicas (1498 cc). El cigüeñal del 116E estaba montado sobre cinco cojinetes principales. La potencia de salida era de unos 60 CV (45 kW) a 4.600 rpm. Tan pronto como se pudo obtener un bloque, se empezó a trabajar para convertir la culata del Lotus al bloque 116E. Duckworth ensambló los dos primeros motores con especificaciones de producción, uno de los cuales impulsó un Lotus 23 en su debut en carreras en Nürburgring . [9] Después de construir un número limitado de Twin Cams de 1,5 L, el diámetro se aumentó a82,55 mm ( 3+1 ⁄ 4 pulg.), elevando la capacidad a 1,56 L.
El montaje de los primeros 50 motores se contrató a JAPrestwich . Prestwich también mecanizó las piezas fundidas de culata en bruto (fundidas por William Mills) en estos primeros motores de doble árbol de levas.
El Twin Cam tuvo su debut oficial en el Salón del Automóvil de Earls Court en octubre de 1962. La producción total del motor fue de aproximadamente 34.000 unidades, en 24 variedades diferentes. [9] : 183, 222
Chapman nombró al motor "Lotus Twin-Cam" en su presentación en 1962 y Lotus continuó usando ese nombre. Cuando la producción pasó del Cortina-Lotus al Cortina Twin Cam basado en el Ford Cortina Mark II en 1967, Ford comenzó a llamar al motor "Lotus-Ford Twin Cam". El motor también se conoce informalmente como "Lotus TC" o "Twink". [10] [1]
Aunque la cilindrada de la Twin Cam suele indicarse como 1.558 cc (1,6 L), su diámetro y carrera son 82,55 mm × 72,75 mm ( 3+1 ⁄ 4 pulg. × 2,864 pulg.) respectivamente, para un desplazamiento real de 1.557,46 cc (1,6 L; 95,0 pulg. cúbicas). Esto permitió que la Twin Cam se aburriera hasta 1 mm (0,04 pulgadas) y aún permaneciera por debajo del límite de clase de 1600 cc permitido por las regulaciones de la FIA . El error de desplazamiento se remonta al 27 de mayo de 1963, cuando Lotus Cars Ltd. presentó los documentos de homologación de la FIA para el Lotus Elan modelo 1962 (Serie 1) y fue aceptado por el Royal Automobile Club para la FIA. Los documentos indicaban que la cilindrada del motor era de 1558 cc con los tamaños correctos de diámetro y carrera. Irónicamente, el límite de sobredimensionamiento de 1 mm también se indica en el documento con el desplazamiento resultante correcto de 1.595 cc (83,55 mm x 72,75 mm, 1.595,42 cc). [11]
La culata tiene cámaras de combustión semiesféricas (la expresión correcta habría sido "cámaras en forma de pera", ya que esto tiene implicaciones en el ángulo de las válvulas). Los tamaños de las válvulas son de entrada de 39 mm (1,53 pulgadas) de diámetro y de escape de 33,7 mm (1,325 pulgadas) de diámetro en todos los motores, excepto en los motores posteriores de "válvula grande". El eje del vástago de la válvula está inclinado 27° con respecto a la vertical tanto en la admisión como en el escape. La sincronización inicial de la leva fue 15/53/53/15 con el mismo perfil de leva que la leva ET418 Coventry Climax FWE, lo que resultó en 100 bhp (75 kW; 101 PS) a 5700 rpm para el motor de 1498 cc con una compresión de 9,5:1. relación. Los motores de producción de 1.557 cc tenían sincronización de levas 22/62/62/22 con elevación de 0,349" (desarrollado por Cosworth como 'CPL1' -Cosworth Production Lotus) con una relación de compresión de 9,8:1.
La bomba de agua utilizaba la cubierta frontal del motor como alojamiento, lo que dificultaba el reemplazo de la bomba de agua. El colector de admisión era una serie de trozos tubulares cortos moldeados como parte integral de la culata. Las culatas del carburador Zenith - Stromberg 175CD tenían dos muñones siameses (parte de la fundición de la cabeza), lo que las hacía no intercambiables con culatas anteriores que usaban carburadores Dell'Orto DHLA40 o Weber 40DCOE , cuya entrada eran cuatro tubos individuales (también parte de la fundición de la cabeza). ). [3] : 84 Los gases de escape se manejaban mediante un colector de hierro fundido o un cabezal tubular fabricado, según la aplicación. [3] : 31–33
Se conservó el árbol de levas original en el bloque y, al igual que en el 116E original, accionaba el distribuidor lateral y el conjunto de bomba/filtro de aceite externo cercano, minimizando las modificaciones al bloque de hierro producido en masa. La leva original junto con las ruedas dentadas de la leva DOHC eran impulsadas por una larga cadena de distribución de rodillos Reynolds de ⅜ de pulgada y una hilera montada en el frente . [12]
Los primeros bloques Lotus eran simplemente elementos estándar de la línea de producción de Ford seleccionados por tener las paredes de cilindro más gruesas y se identificaban con una "A" estampada en la cara de acoplamiento de la tapa de distribución. Los bloques posteriores se fundieron especialmente teniendo en cuenta la producción de Twin Cam y se identificaron con una "L" fundida en el bloque debajo del soporte del motor. [10] Los bloques Twin Cam provienen de 6 versiones de fundición básicas. Antes de 1968, los primeros 4 dígitos a menudo se eliminaban del bloque y en su lugar se estampaba "3020".
Los primeros motores utilizaban un cigüeñal, bielas y pistones de Lotus. La manivela era de hierro fundido y los pistones tenían una ligera corona y estaban cortados para limpiar las válvulas. [3] : 27–28 En 1966 se lanzó una Twin Cam revisada. En esta versión, los cortes de mosca eran más pequeños y las bielas eran piezas de Ford 125E. El volante también estaba sujeto al cigüeñal mediante seis tornillos, dos más que el modelo anterior. La Twin Cam tuvo un problema con el aumento de aceite y la conexión del motor de arranque estaba sujeta a flexión al intentar hacer girar el motor de alta compresión.
Los primeros motores tenían la palabra "Lotus" escrita en letras en relieve en la tapa de levas encima de cada árbol de levas. Los motores posteriores tenían un borde elevado en la parte delantera de la tapa de la leva con la palabra "Lotus" en texto elevado dentro de él. La parte de la cubierta sobre las levas era lisa. [1]
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Lotus comenzó a ofrecer motores con equipos especiales más optimizados como opciones en sus coches. Las piezas para estos motores también se podían comprar en Lotus Components Ltd. Al principio, se trataba de motores desarrollados y ensamblados por Cosworth con manivelas fundidas y placas con el nombre de Cosworth en la tapa de levas. Duckworth fue responsable del diseño de las levas del equipo especial. Más tarde, Cosworth se distanció de este negocio y Lotus comenzó a vender equivalentes. BRM Fase I consistía en árboles de levas BRM y pistones fundidos de alta compresión, y BRM Fase II agregó pistones forjados Mahle , bielas forjadas BRM, casquillos de extremo pequeño y pernos de cabeza de biela a la Fase I. Cuando se ofrecieron en forma ensamblada, estos motores llevaban un Placa de identificación de BRM en una tapa de leva 'BRM' especialmente fundida, pero el ensamblaje real de estos motores de carretera 'BRM' de alto rendimiento fue realizado por Rubery Owen & Co. Ltd. , una empresa afiliada de BRM a través de su propiedad, no por BRM. sí mismo. Los motores de equipo especial ('S/E') tenían sincronización de levas 26/66/66/26.
Aplicado originalmente a Elans y Lotus Cortinas sintonizados, Lotus utilizó más tarde el término "Equipo especial" para designar aquellos Elans Serie 2 y posteriores con motores de mayor potencia, y se los conoce como Elan S/Es.
En 1968, Sanville comenzó a construir una serie de Twin Cams utilizando un nuevo árbol de levas llamado leva Super Special Equipment, o tipo D, que se basó en la leva Coventry Climax FWA 3060. [9] : 35 cabezales utilizados en motores SSE se recortaron 0,04 pulgadas (1,0 mm), lo que aumentó la relación de compresión a 10,3:1. Se avanzó ligeramente el encendido y se instalaron estranguladores más grandes y diferentes surtidores en los carburadores Weber. Se estimó que la potencia era de 124 a 126 bhp (92,5 a 94,0 kW), tres años antes del lanzamiento del motor Big Valve. Se dice que algunos motores SSE salieron de la fábrica de Super Weber S/E Elans.
La Big Valve Twin Cam fue un proyecto del director de ingeniería de Lotus, Tony Rudd. [1] Rudd redujo la altura de la plataforma en 0,04 pulgadas (1,0 mm) para aumentar la relación de compresión a 10,5:1, aumentó el diámetro de las válvulas de entrada a 1,565 pulgadas (39,8 mm), modificó la forma de los corredores de entrada para las válvulas más grandes. e instalé árboles de levas tipo D de equipo súper especial. La potencia se incrementó un 20% con respecto a los 105 a 126 hp (78,3 a 94,0 kW) del motor normal. Los motores Big Valve se ofrecieron en los modelos Elan Sprint, Elan +2 130 y Lotus Europa Twin Cam Special. [13] [14] : 28 Las tapas de levas para motores Big Valve tenían las palabras "Lotus" y "Big Valve" escritas en letras elevadas en la parte frontal de la tapa de levas. La parte de la tapa sobre los árboles de levas tenía nervaduras elevadas fundidas.
Los motores Big Valve tenían la misma sincronización 26/66/66/26 que los motores S/E pero con una elevación de 0,360". Los motores con especificaciones "especiales" tenían una sincronización 26/66/66/26 con una elevación de 0,362".
Las válvulas de entrada más grandes son compatibles con culatas anteriores que no son de válvulas grandes con muy pocas modificaciones; sin embargo, aumentar el tamaño de la válvula de admisión por sí solo no producirá un aumento mensurable en la potencia. La mayor parte del aumento de potencia proviene de la modificación del tamaño y la forma de los canales de admisión (puertos) y de la instalación de árboles de levas mejorados.
Diferentes fuentes reportan información diferente, a veces contradictoria, con respecto a los nombres, las salidas de energía y otros elementos. Algunos de estos se enumeran a continuación.
Los fundadores de Cosworth, Keith Duckworth y Mike Costin, eran ex empleados de Lotus. Su nueva empresa desarrolló la Twin Cam para uso en competición bajo el código de proyecto Cosworth TA , con versiones específicas designadas con un 'Mk'. prefijo. [17] : 237–239 [6] : 212, 213, 240 Uno del lote inicial se convirtió en el Cosworth Mk.X experimental en 1962. A este le siguió en 1963 el Mk.XII de cárter seco con árboles de levas de carreras denominado ' CPL2' (26/66/66/26) y pistones Cosworth de alta compresión, utilizados activamente por el Team Lotus en Lotus 20B , 22 , 23 y 23B .
El Mk.XII se convirtió en el Mk.XIII para carreras de Fórmula con la adición de un cigüeñal de acero forjado Cosworth de 12 pernos , bielas forjadas Cosworth, árboles de levas más salvajes y carburadores Weber 45DCOE . Se abolió el uso del árbol de levas Ford original como árbol intermedio y se instaló un árbol intermedio fabricado por Cosworth. Aunque todo el Mk.XIII era de cárter seco y requería bombas de presión/descarga accionadas externamente, este eje intermedio hecho a medida conservaba la leva de accionamiento de la bomba de aceite para mantener la intercambiabilidad con el Mk.XV de cárter húmedo. El Mk.XIII se convirtió en un gran vendedor en 1965 cuando la SCCA creó la categoría Fórmula B en Estados Unidos. El dominio del Mk.XIII en la Fórmula B fue casi absoluto frente a sus principales rivales, la unidad DOHC Alfa Romeo 105/115 de 1,6 L (1570 cc) diseñada por Satta / Hruska y el SOHC de 1,6 L (1573 cc) diseñado por Alex von Falkenhausen. ) Motor BMW M116 . Esto, a su vez, permitió a la ahora viable empresa de ingeniería reducir su anterior dependencia casi total de Lotus. La proliferación del Mk.XIII desencadenó el establecimiento de nuevos fabricantes de motores de carreras de estilo europeo en los EE. UU. que realizaron los trabajos de reconstrucción y mantenimiento necesarios en el Mk.XIII y al mismo tiempo contribuyeron a los ingresos de Cosworth.
Otros motores Cosworth basados en el Lotus-Ford Twin Cam incluyen el Mk.XV para Lotus 26R y Lotus Cortina (casi todos para Team Lotus y equipos afiliados) y el Mk.XVI , una versión del Mk.XIII para el 1,5 litros. Clase.
Cosworth diseñó su propia culata SOHC de aluminio de 2 válvulas y flujo inverso impulsada por engranajes para el mismo bloque Ford 116E. Esta cabeza compartía muchos atributos de diseño básicos con la cabeza Coventry Climax FWE y se usó con una manivela de acero forjado de carrera corta para un motor de Fórmula 2 de 1 litro llamado SCA en 1964. A esto le siguió una cruz DOHC de 4 válvulas impulsada por engranajes. -Cabeza de aluminio de flujo en el mismo bloque con una manivela forjada Mk.XIII para un nuevo motor de Fórmula 2 de 1,6 litros llamado FVA en 1966. Fue entonces cuando terminó la participación de Cosworth en el desarrollo del Lotus TwinCam.
La Twin Cam hizo su debut en carreras en mayo de 1962 como un Cosworth Mk.X en un Lotus 23 conducido por Jim Clark en Nürburgring . Clark lideró el campo hasta que fue superado por los gases de escape. [9]
Twin Cam hizo varias apariciones en la Fórmula 1 en la forma Cosworth Mk.XVI durante el 1+Fórmula de 1⁄2 litro ( 92 pulgadas cúbicas) que se desarrolló entre 1961 y 1965. [18] : 316 Su primera aparición fue en el Gran Premio de Sudáfrica de 1963 en un Brabham BT6 conducido por David Prophet . El motor apareció en dos coches en el Gran Premio de Gran Bretaña de 1964 , uno siendo el Gerard Racing Cooper T73 conducido por John Taylor y el otro el John Willment Automobiles Brabham BT10 . El único resultado registrado fue el noveno puesto en el Gran Premio de Sudáfrica de 1965 , nuevamente en Willment Brabham.
Cosworth Mk.XV impulsó el Elan 26R del equipo Willment y el piloto John Miles para lograr 15 victorias estacionales y el título del Campeonato de Autosport de 1966. [19]
Después de 1966, otros fabricantes de motores continuaron desarrollando motores para Elan y Cortina, así como para la Fórmula 2, 3 y otras categorías. Los primeros sintonizadores incluyeron a Holbay , Vegantune y Novamotor, a los que se unieron más tarde Brian Hart , Richardson, Wilcox y otros que se centraron principalmente en las clases de Fórmula.