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El motor Knight es un motor de combustión interna, diseñado por el estadounidense Charles Yale Knight (1868-1940), que utiliza válvulas de manguito en lugar de la construcción más común de válvula de asiento .
Si bien estos motores finalmente se fabricaron en mayores cantidades en EE. UU., el diseño de Knight se convirtió en un éxito comercial gracias al desarrollo en Inglaterra. Los franceses dieron al motor Knight un desarrollo más intensivo que cualquier otra nación. Al final, las patentes de Knight se emitieron en al menos ocho países y, de hecho, fueron construidas por unas treinta empresas. [1]
Al principio, Knight intentó hacer que todo el cilindro del motor se moviera alternativamente para abrir y cerrar los puertos de entrada y escape. Aunque patentó esta disposición, pronto la abandonó en favor del principio de doble funda deslizante. Con el respaldo del empresario de Chicago LB Kilbourne, se construyó un motor experimental en Oak Park, Illinois, en 1903. La investigación y el desarrollo continuaron hasta 1905, cuando un prototipo pasó rigurosas pruebas en Elyria, Ohio . Habiendo desarrollado un motor viable (a un coste de alrededor de 150.000 dólares), Knight y Kilbourne mostraron un turismo completo "Silent Knight" en el Salón del Automóvil de Chicago de 1906 . Equipado con un motor de 4 cilindros y 40 hp (30 kW), el automóvil tenía un precio de 3500 dólares.
El diseño de Knight tiene dos camisas de hierro fundido por cilindro, de bronce en algunos modelos, deslizándose dentro del otro, con el pistón dentro de la camisa interior. Los manguitos son accionados por pequeñas bielas accionadas por un eje excéntrico y tienen puertos recortados en sus extremos superiores. La culata (conocida como " cabeza chatarra ") es como un pistón fijo invertido con su propio conjunto de anillos que se proyectan hacia abajo dentro de la manga interior. Las culatas son desmontables individualmente para cada cilindro. El diseño es notablemente silencioso y las válvulas de manguito necesitan poca atención. Sin embargo, su fabricación era más cara debido al pulido de precisión requerido en las superficies de las mangas. Respecto a los motores de válvula de manga única, Continental declaró que eran más baratos y fáciles de fabricar que los motores de válvula de asiento. Además, consume más aceite a altas velocidades y es más difícil arrancar en climas fríos. [2]
El diseño del motor permite una ubicación más central para las bujías para proporcionar una mejor ruta de llama, puertos grandes para mejorar el flujo de gas y cámaras de combustión hemisféricas que a su vez permiten una mayor potencia. Además, las válvulas de manguito requerían mucho menos mantenimiento que las válvulas de asiento de la época, que necesitaban ajuste, rectificado e incluso reemplazo después de solo unos pocos miles de millas. Sin embargo, las características adiabáticas e isotérmicas que acompañan a la mayor potencia proporcionada por las grandes áreas de puerto (en relación con los diseños de válvulas de asiento contemporáneas) en las mangas demostraron ser el talón de Aquiles del concepto de válvula de doble manga. Gran parte de la ventaja que se puede obtener con una mayor eficiencia volumétrica no se pudo lograr debido a la incapacidad de transferir el calor resultante en un gradiente suficientemente pronunciado para evitar temperaturas internas excesivas, sin embargo, señaló Harry Ricardo, sobre la válvula de manga única , Burt-McCollum. tipo, que siempre que la película de aceite entre la manga y la pared del cilindro se mantenga lo suficientemente delgada, las mangas son transparentes al calor. Como consecuencia de estas condiciones térmicas, y contrariamente a la práctica convencional, el área del puerto de inducción se redujo a sustancialmente menos que la del puerto de escape. Los motores posteriores que tienen camisas recubiertas de acero y metal blanco más delgadas poseen niveles mejorados de disipación de calor, pero los problemas de transferencia térmica siguen siendo característicos del diseño, limitando así el desarrollo del potencial inherente al motor de válvulas de doble camisa.
Las mejoras en el diseño y los materiales del motor con válvula de asiento más habitual eliminaron la mayoría de las ventajas que inicialmente tenía la variante con válvula de manguito, de modo que a principios de la década de 1930 la fabricación del Silent Knight había cesado, y sólo un par de fabricantes de automóviles franceses continuaban fabricando el Silent Knight. la guerra.
Knight y Kilbourne esperaban interesar a los fabricantes de automóviles estadounidenses en el motor para que pudieran otorgar licencias para su fabricación, pero inicialmente no hubo interesados. Pierce-Arrow de Buffalo, Nueva York, probó el motor con uno propio y descubrió que era más potente a velocidades superiores a 30 millas por hora (48 km/h) y que también iría más rápido. Sin embargo, lo descartaron por considerarlo inadecuado para su gama de automóviles porque creían que cualquier velocidad superior a 55 millas por hora (89 km/h) no era segura. También consideraron excesivo el consumo de aceite (alrededor de 2 cuartos por cada 70 millas). Knight también recibió mala publicidad al mismo tiempo cuando un prototipo de automóvil se inscribió en el Glidden Tour de 1906 , solo para abandonar el primer día debido a una falla mecánica.
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Habiendo prácticamente ignorado dos propuestas escritas del ingeniero Edward Manville , director de Daimler , Knight cambió de opinión y decidió intentar interesar a los fabricantes ingleses en su motor. En 1907, Knight viajó con uno de sus coches a Londres, donde logró ver a su compatriota Percy Martin , también director de Daimler. Los ingenieros de Daimler probaron el motor y los resultados fueron lo suficientemente alentadores como para que Daimler creara un equipo secreto para desarrollar completamente el concepto de Knight. [4] Sin embargo, una vez finalizado el proyecto, ya no era "Wholly Knight". Knight obtuvo una patente británica para su motor modificado el 6 de junio de 1908. En septiembre, Daimler anunció que se instalarían motores "Silent Knight" [5] en algunos de sus modelos de 1909.
Para combatir las críticas de sus competidores, Daimler hizo que el RAC (Royal Automobile Club) realizara sus propias pruebas independientes en el Daimler-Knight. Los ingenieros de RAC tomaron dos motores Knight y los hicieron funcionar a plena carga durante 132 horas sin parar. Luego se instalaron los mismos motores en un turismo y se condujeron durante 3200 km (2000 millas) en la pista de carreras de Brooklands , después de lo cual se quitaron y se pusieron nuevamente en funcionamiento en el banco durante 5 horas. Los ingenieros de RAC informaron que, cuando los motores fueron desmantelados, no había desgaste perceptible, los cilindros y pistones estaban limpios y las válvulas tampoco mostraban signos de desgaste. El RAC quedó tan impresionado que en 1909 concedió a Daimler el Trofeo Dewar . [6]
Los informes de RAC provocaron que el precio de las acciones de Daimler aumentara, de £ 0,85 a £ 18,75, [1] y que los competidores de la compañía temieran que el motor de válvula de asiento pronto quedara obsoleto. Walter Owen Bentley , fundador de Bentley Motors , opinaba que el motor Daimler-Knight funcionaba tan bien como el motor comparable de Rolls-Royce.
El motor Knight (mejorado significativamente por los ingenieros de Daimler) atrajo la atención de los fabricantes de automóviles europeos. Daimler compró a Knight los derechos "para Inglaterra y las colonias" y compartió la propiedad de los derechos europeos, de los que se hizo con el 60%, con Minerva de Bélgica. [4] Los derechos europeos les fueron adquiridos y utilizados por Panhard et Levassor y Mercedes .
Atraído por las posibilidades del motor "Silent Knight", el presidente de Daimler se puso en contacto con Knight en Chicago y Knight se instaló en Inglaterra cerca de Coventry en 1907. Daimler contrató al Dr. Frederick Lanchester como consultor para este propósito y un importante rediseño y refinamiento del motor. El diseño de Knight se llevó a cabo en gran secreto. El diseño de Knight se convirtió en una propuesta práctica. [4] Cuando se presentó en septiembre de 1908, el nuevo motor causó sensación. "Basta decir que las válvulas en forma de hongo, los resortes y las levas, y muchas piezas pequeñas, se eliminan con el cuerpo, que tenemos una cámara de explosión casi perfectamente esférica y un manguito o tubo de hierro fundido como parte de la cámara de combustión en la que el pistón se desplaza." [7] Daimler abandonó por completo los motores con válvulas de asiento y mantuvo sus motores silenciosos con válvulas de manguito hasta mediados de la década de 1930. [4]
Muchos vehículos fueron descritos como propensos a fallar debido a la lubricación de las superficies de contacto del cilindro y del manguito. A menudo, no se podía garantizar una lubricación adecuada con los lubricantes disponibles en ese momento, especialmente con un mantenimiento inadecuado. Este problema aumentó con velocidades del motor superiores a 1600 rpm, momento en el que el motor de válvula de camisa dejó de proporcionar una potencia superior. Con una velocidad máxima alcanzable del motor de aproximadamente 1.750 rpm, el potencial de desarrollo a largo plazo del motor era limitado. [8]
Thomas Russell de Canada Cycle & Motor Co. Ltd. había seguido al Knight con interés y cuando leyó sobre las pruebas del RAC fue a Inglaterra en 1909 para obtener una licencia de Knight. Russell también llegó a un acuerdo con Daimler por el cual la empresa suministraría motores Daimler-Knight durante dos años. Russell pasó a fabricar varios modelos de automóviles de lujo Russell-Knight en Canadá.
En agosto de 1911, el motor obtuvo la licencia de los fabricantes de automóviles estadounidenses Columbia , Stearns y Stoddard-Dayton . Atlas Engineering Company de Indianápolis también compró una licencia para fabricar motores, que aparecieron en 1914 como Lyons-Knight .
Columbia, Stoddard-Dayton y Atlas quebraron poco después y sus licencias fueron transferidas a otras empresas. Edwards-Knight obtuvo uno que pasó a Willys , mientras que Moline adquirió otro que retuvieron hasta la década de 1920.
En 1913, un Mercedes-Knight conducido por Théodore Pilette participó en las 500 Millas de Indianápolis donde, a pesar de tener el motor más pequeño, ocupó el quinto lugar con un promedio de 68,148 mph (109,674 km/h) en los 500 millas (800 km).
Willys realizó mejoras en el motor Knight que fueron patentadas y en 1916 anunció su Willys-Knight 88-4. Luego abrieron una planta de fabricación canadiense en Toronto para construir modelos de exportación.
En 1925 había cinco operaciones en los EE. UU. que producían chasis con motores Knight, por lo que la producción de Willys-Knight era de 250 automóviles por día. Willys anunció ese mismo año que había más de 180.000 motores Willys-Knight en uso en todo el mundo. Willys también se hizo cargo de Stearns ese año, formando un sindicato separado para tal fin (las empresas no se fusionaron).
Las ventas de coches Willys-Knight disminuyeron hacia finales de la década de 1920. Gracias al trabajo de Harry Ricardo y Charles F. Kettering , los motores con válvulas de asiento más simples se habían vuelto muy eficientes, su primera aparición fue en el Chrysler de 1924, y el alto costo de fabricación del motor Knight comenzó a jugar en contra. Mientras Willys construía modelos Knight en la década de 1930, el trabajo de desarrollo había cesado. Las patentes de Knight expiraron en 1932. Aunque en junio de ese año se anunció un Willys-Knight Streamline Six de 1933, es dudoso que la producción continuara hasta 1933. Estos fueron los últimos automóviles con válvulas de manguito fabricados en los EE. UU.
El motor Knight, si bien se originó en EE. UU., se desarrolló en Inglaterra [9] y comenzó antes en Europa, donde también duró más. Mercedes construyó su Knight 16/50 de 4 litros hasta 1924, mientras que el Simson Supra Knight de 1925-26 fue probablemente el último automóvil alemán con motor Knight. En Francia, además de Peugeot y Mors , dos marcas de automóviles de lujo utilizaron el motor Knight como equipamiento de serie entre 1923 y 1940: Avions Voisin y Panhard et Levassor . Voisin también construyó un motor radial refrigerado por aire utilizando el principio Knight en 1935, que fue el último uso de la tecnología Knight. El Panhard et Levassor Dynamic , producido hasta el verano de 1940, [10] fue el último turismo con motor Knight construido en serie.
