Knight-moottori

Kohteesta AutoWiki
Siirry navigaatioon Siirry hakuun
Silent Knight -moottorin halkileikkaus.
Yksityiskohtaisempi havainnekuva Knight-luistimoottorin rakenteesta.

Knight-moottori oli amerikkalaisen Charles Yale Knightin (1868-1940) suunnittelema polttomoottori, jossa käytettiin lautasventtiileiden sijasta luistiventtiili-rakennetta.

Vaikka Knight-moottoreita valmistettiin määrällisesti eniten Yhdysvalloissa, se nautti Euroopassa monen ajoneuvovalmistajan suosiota. Atlantin tällä puolen moottori sai myös osakseen huomattavia parannuksia ja jatkosuunnittelua. Knightin patenttiin perustuvia moottoreita valmistettiin kaikkiaan kahdeksassa eri maassa, noin kolmenkymmenen eri yhtiön toimesta.[1][2]

Historia[muokkaa]

Indianan Salemissa vuonna 1868 syntynyt Knight oli Yhdysvaltain keskilännen alueella ilmestyneen Dairy Produce -aikakauslehden kustantaja, hänellä ei siis ollut minkäänlaista insinöörikoulutusta tai -taustaa. Vuonna 1901 Knight osti varhaista tuotantoa edustaneen kolmipyöräisen Knox-automobiilin. Sen voimanlähteenä toimi yksisylinterinen, ilmajäähdytteinen moottori, jonka venttiilikoneiston mekaaniset äänet olivat aikakaudelle tyypillisesti hyvin voimakkaat. Hän uskoi pystyvänsä suunnittelemaan tältä osin paremman moottorin ja myös teki niin. Knight oli nuoruudessan korjannut ja huoltanut useasti isänsä sahalaitoksen paikallisvoimakonetta, joka perustui saksalaisen insinööri Nicolaus Otton suunnitelmiin. Tässä yhteydessä luistiventtiiliteknologia oli tullut hänelle tutuksi.

Alkuun Knight yritti saada koko sylinteriputken pyörähtämään, avatakseen ja sulkeakseen imu- ja pakokanavia. Vaikka hän patentoi tämän suunnitelman, se sai väistyä kahteen sisäkkäin asennettuun holkkiin perustuvan ratkaisun tieltä. Ensimmäinen koemoottori valmistui vuonna 1903. Knight oli saanut taustatuekseen chicagolaisen yrittäjän L.B. Kilbournen ja moottorin tutkimus- ja kehitystyötä jatkettiin vuoteen 1905 asti, jolloin toimiva prototyyppi saatiin käytännön testeihin. Työ tuotti tulosta ja vuoden 1906 Chicagon autonäyttelyssä Knight ja Kilbourne esittelivät valmiin, nelisylinterisellä ja 40-hevosvoimaisella "Silent Knight" -moottorilla varustetun auton.[3]

Silent Knight[muokkaa]

Knightin moottorissa oli jokaista sylinteriä kohden kaksi sisäkkäin asennettua, pystysuunnassa liukuvaa valurautaista holkkia, ja tämän asetelman sisällä moottorin mäntä. Holkkien yläpäässä on aukot, jotka kohdistuvat sylinterilohkon imu- ja pakokanavien kanssa, holkkien liikuttaminen tapahtuu niihin kiinnitettyjen kiertokankien toimesta. Kiertokankia taasen liikuttaa kampiakselilta voimansa ottava venttiilikoneiston kampiakseli. Sylinterikansi, joka on amerikanenglannin moottorislangissa nimeltään "junk head", oli muodoltaan kuin ylösalaisin käännetty kiinteä mäntä tiivisterenkaineen. Kannet olivat erikseen irroitettavissa joka sylinteriltä. Konstruktio oli mekaanisilta ääniltään todella hiljainen ja luistiventtiilien huollon tarve oli vähäinen. Haittapuolina olivat korkeat valmistuskustannukset, moottorin suuri öljynkulutus sekä huono käynnistyvyys kylmänä.[4]

Moottorin konstruktiossa sytytystulppa voitiin sijoittaa kannen keskelle, joka taas mahdollisti tasaisemman palorintaman etenemisen. Suuret kanavat hengittivät tehokkaasti ja puolipallon muotoinen palotila paransi omalta osaltaan polttoaineen tasaista palamista ja sitä kautta moottorin hyvää tehonantoa. Lisäksi luistiventtiilit tarvitsivat hyvin vähän huoltoa, toisin kuin lautasventtiilit, jotka vaativat säätöä, karstanpoistoa, hiomista ja jopa vaihtoa uusiin muutaman sadan käyttötunnin välein. Kaksiholkkisen luistiventtiilijärjestelmän yksi ongelmakohdista oli lämmönhallinta. Lautasventtiileihin verrattuna luistiventtiilien kanavat olivat isokokoiset ja niiden avautuminen ja sulkeutuminen oli hyvinkin aggressiivista, mutta niiden mahdollistamaa sylinterin hyvää täyttöastetta ei voitu täysimääräisesti hyöydyntää riittämättömän lämmönsiirron takia. Valurautaisten holkkien liike-energia asetti omat vaatimuksensa niiden käyttöakselin laakeroinnille, mutta järjestelmä kesti hyvin 4000 kampiakselin minuuttikierrosnopeuden, joka oli venttiilien käyttöakselilla 2000 minuuttikierrosta. Materiaalien kehittyessä jotkin valmistajat kokeilivat holkkien valmistuksessa ohuempia ja kevyempiä materiaaleja, mutta lämmönsiirto pysyi perusongelmana.

Knight ja Kilbourne olivat asettaneet tavoitteekseen myydä moottorinsa valmistuslisenssejä amerikkalaisille autotehtaille, mutta yksikään ei ollut siitä vakavasti kiinnostunut. New Yorkin Buffalossa toiminut Pierce Arrow testasi moottoria omaa valmistettaan vastaan ja havaitsi että Knight oli voimakkaampi yli 30 mph (48 km/h) nopeuksissa ja oli yleisesti ottaen nopeampi kuin heidän tuotteensa. Pierce Arrow ei kuitenkaan pitänyt Knightin moottoria soveliaana heidän autoihinsa, koska yhtiön johdossa vallitsi näkemys, jonka mukaaan yli 55 mph nopeudet (89 km/h) olivat turvattomia. He myös huomauttivat moottorin suuresta öljynkulutuksesta, joka oli noin 2 US quart/70 mailia (n. 2 litraa reilulla sadalla kilometrillä). Knightin moottorin maine koki myös kolauksen, kun vuoden 1906 Glidden Tour -kestävyysajoon osallistunut auto keskeytti mekaanisen vian takia kisan ensimmäisenä päivänä.[5]

Eurooppa[muokkaa]

Vaikka Knight-moottori oli syntyjään amerikkalainen, se sai osakseen Euoroopassa jatkokehitystä ja täällä se oli myös pisimpään käytössä.

"Silent Knight"-moottorin ominaisuuksista vaikuttunut Daimler Companyn pääjohtaja otti yhteyttä Charles Knightiin, joka asettui kutsun myötä asumaan Coventryn lähistölle vuonna 1907. Daimler palkkasi liikemies, insinööri ja keksijä Frederick Lanchesterin konsultoimaan uuden Knight-moottorin valmistus- ja asennussovelluksia. Daimler osti moottorin valmistuksen Britannian Imperiumia koskevat oikeudet ja jakoi Euroopan oikeudet belgialaisen Société Anonyme Minerva Motorsin kanssa. Knight-luistiventiilimoottorien myötä Daimler pudotti lautasventtiileillä varustettujen moottoreiden valmistuksen täysin ohjelmastaan. Daimler käyttti luistiventtiilimoottoreita 1930-luvun puoliväliin asti.

Vuosina 1910 – 1924 Daimler-Motoren-Gesellschaft käytti omien Mercedes-moottoriensa ohella Knightin luistiventtiilimoottoria, jota valmistettiin lisenssillä nimellä Mercedes-Knight. Vuosina 1925 – 26 valmistettu Simson Supra Knight oli todennäköisesti viimeinen saksalaismerkki, joka käytti Knight-moottoria.[6]

Ranskassa Knight-moottoria käyttivät ensimmäisen ja toisen maailmansodan välisenä aikana ainakin Peugeot, Mors, Panhard et Levassor sekä Avions Voisin. Voisin valmisti vuonna 1935 prototyypin, jonka tähtimoottorissa käytettiin Knightin tekniikkaaa. Ilmeisesti viimeinen Knight-moottorinen ranskalaismalli oli Panhard et Levassor Dynamic, jota valmistettiin kesään 1940 asti.[7]

Pohjois-Amerikka[muokkaa]

Amerikkalaista syntyä ollut moottori koukkasi Englannin kautta, rantautakseen uudestaan Atlantin länsipuolelle, aluksi Kanadaan. Russell Motor Car Companyn linjaan kuului 1900-luvun alussa ajoneuvoja henkilöautosta hyötyajoneuvoihin. Yhtiön johtaja Tommy Russell halusi kuitenkin valmistaa korkeatasoisia autoja ja jättää edullisten mallien valmistamisen muille. Tällaisen korkealuokkaisen auton valmistamiseen oli hänen näkemyksensä mukaan omiaan mekaanisesti lähes äänetön, amerikkalaisen Charles Knightin kehittämä luistiventtiilimoottori. Tommy Russell hankki yhtiölleen Knight-moottorin Kanadan lisenssioikeudet, ja vuonna 1910 Russell esitteli ensimmäisen luistiventtiilimoottorilla varustetun autonsa, nimeltään Russell-Knight. Moottorit yhtiölle toimitti Englannin Daimler.

Brittiläisen Kansanyhteisön osana Kanada joutui tukemaan Britannian vuonna 1914 aloittamia sotatoimia Euroopassa ja Russell siirtyi valmistamaan ampumatarvikkeita. Russell Motor Car Company myi autojen valmistukseen liittyvät koneensa sekä oikeudet amerikkalaiselle Willys-Overland Motorsille vuonna 1916. Willys-Overland jatkoi vanhoilla Russellin tehtailla Willys-Knight autojen valmistamista vuoteen 1932 asti.

Myös amerikkalaisten autonvalmistajien mielenkiinto oli virinnyt. United States Motor Company hankki Knight-moottorin valmistuslisenssin vuonna 1911. Konserni käytti Knight-moottoreita Columbia- ja Stoddard-Dayton -merkkiensä voimanlähteenä. F. B. Stearns Company aloitti myös vuonna 1911 Knight-moottoreiden asennuksen valmistamiinsa autoihin, jotka saivat nimen Stearns-Knight. Indianapolislainen Lyons-Atlas Company aloitti vuonna 1914 Lyons-Knight -merkkisten autojen valmistuksen.

USMC joutui selvitystilaan vuonna 1912 ja Lyons-Atlas vuonna 1915, jolloin niiden Knight-lisenssit siirtyivät muiden yhtiöiden haltuun. Yksi uusista lisenssinhaltijoista oli Edwards Motor Car Company, jolta oikeudet siirtyivät yrityskaupan myötä Willys-Overlandille vuonna 1913. Moline Automobile Company valmisti autoja Knight-moottorilla vuoteen 1920 saakka.[8]

John North Willys siirsi Edwards Motor Car Companyn toiminnot New Yorkin Long Islandilta Ohion Elyriaan, missä aloitettiin vuonna 1916 Willys-Knight -autojen valmistus. Vuonna 1922 tuotantovauhti oli 50 000 autoa vuodessa. Määrällisesti Willys oli suurin Knight-moottoreiden valmistaja. Vuoden 1929 pörssiromahdusta seurannut talouslama kuritti myös Willys Corporationia ja sen merkit joutuivat lopetuslistalle yksi toisensa jälkeen. Stearns-Knight -merkin valmistus lopetettiin vuonna 1929 ja Willys-Knight -merkin valmistus vuonna 1933.

Lähteet[muokkaa]