Motor sin válvulas

Los primeros motores de combustión interna con el ciclo Otto, el de cuatro tiempos, no eran para nada silenciosos. Una de las causas del ruido era el accionamiento de las válvulas. Tanto en motores con válvulas laterales como a la cabeza. Máxime cuando el accionamiento de las válvulas estaba por fuera del block. Hoy conoceremos, un poco, los motores sin válvulas que diseñó Charles Yale Knight, los motores Knight.

Dibujo con el corte de un motor sin válvulas inventado por
Charles Yale Knight en el año 1904. El dibujo es del ilustrador Poyet
y salió publicado en la Enciclopedia Autorama.

Charles Yale Knight nació en Salem, estado de Indiana, en Estados Unidos, en el año 1868. Era periodista y trabajó en la imprenta del diario Minneapolis Tribune. Cuando se muda a Chicago, en el año 1894, crea la revista Dairy Produce. Para el año 1901 se compra un automóvil de la marca Waterless Knox. Pero lo encuentra muy ruidoso a su motor refrigerado por aire.
Más tarde, en el año 1903, se compra un automóvil barato de la marca Searchmont, porque su empresa había entrado en crisis económica. Pero el problema del motor de este automóvil era que rompía frecuentemente los resortes de válvulas. Esto lo motivó a diseñar su propio motor sin válvulas. Para eso se inspiró en los motores a vapor que usaban en el aserradero de su padre.
Estos motores usaban válvulas con corredera y pensó que este sistema se podría aplicar a los motores con el ciclo Otto. Su primer diseño lo realizó en Chicago en el año 1903, pero la puesta a punto recién sucedió en el año 1905. Contó con un socio para llevar adelante el proyecto, Lyman Bernard Kilbourne, más conocido como L.B. Kilbourne. Este comerciante de la ciudad de Chicago le financió el proyecto de su motor sin válvulas.
Para octubre de 1904, Knight, tenía listo un motor de cuatro cilindros sin válvulas de 2.523 centímetros cúbicos. Y lo montó en su Searchmont para realizarles las pruebas necesarias. Para eso crearon una empresa con Kilbourne que se llamó Knight y Kilbourne en el año 1905. Los motores los bautizaron con el nombre Silent Knight (Caballero Silencioso).
Comenzaron a ofrecerles la patente a las empresas de Estados Unidos, a partir del año 1906, pero sin éxito. El tema fue por derechos básicamente porque querían que las marcas de los automóviles llevaran el apellido Knight. También los motores Knight eran más pesados y caros de fabricar.

Otro esquema dibujado por Poyet de un motor sin válvulas llamado
Silent Knight. El dibujo fue tomado de la Enciclopedia Autorama. .

Charles Yale Knight, si bien era estadounidense, su origen era británico. Y hacia Gran Bretaña es donde se dirige para ofrecer sus nuevos motores sin válvulas. Quien acepta su propuesta de la licencia del motor sin válvulas fue la Daimler y de ahí nacieron los Daimler-Knight. Que los automóviles ingleses llevaran el apellido de Knight era parte del acuerdo de la licencia.
Antes de seguir con la historia de los motores Knight, por Europa y Estados Unidos, veamos cómo funcionaban. Para reemplazar a las válvulas usó dos camisas concéntricas ubicadas entre la pared del cilindro y el pistón. Estas camisas, como las paredes del cilindro, tenían orificios, llamados lumbreras, que dejaban entrar la mezcla de aire y nafta, durante la admisión. Lo mismo pasaba con los gases quemados durante el escape.
De esta forma los cuatro tiempos del motor de combustión interna basado en el ciclo de Otto se cumplían perfectamente. Lo que se lograba era tener un funcionamiento silencioso. Al no tener el clásico golpeteo de las válvulas en sus asientos. Les recuerdo en los viejos motores ni siquiera estaba lubricado el sistema de accionamiento de las válvulas o era ineficiente.
Un ejemplo: en los Chevrolet Champion de mediados de la década del veinte, la lubricación de las válvulas se hacía por medio de un paño humedecido en aceite. Tarea que debía hacer el conductor cada unos 500 kilómetros recorridos. Eso además implicaba bañar de aceite el motor con el uso diario.
Las ventajas del motor Knight sobre los motores convencionales de válvulas era más eficientes por no tener asientos y resortes que se rompieran. También presentaban más potencia y mejor compresión. Pero estamos hablando de los primeros motores de combustión interna con válvulas.

Charles Yale Knight inventor del motor sin válvulas
llamado Silent Knight. La fotografía la tome de este sitio: 
http://www.wokr.org/gallery/ch_kn.htm

Las desventajas eran que para la fabricación, de los motores Knight, se necesitaba de una gran precisión por el tipo de mecanismo de las camisas deslizantes. Que técnicamente se llamó de distribución por correderas. El alto consumo de aceite era el otro problema como la deformación de las camisas a largo plazo. Pero inicialmente eran más durables que los motores convencionales.
Las camisas concéntricas eran accionadas por bielas que estaban unidas al árbol de levas. Al moverse este producía el mismo efecto que los botadores y varillas con las válvulas. Dependiendo del movimiento del árbol de levas se producían los cuatro tiempos del motor de combustión interna. Hay tres dibujos que nos ilustran cómo eran los motores Knight.
Volvamos a la historia de cómo vendió las licencias de sus motores Silent Knight, primero en Europa y más tarde en Estados Unidos. En el año 1908 la empresa británica Daimler se interesa en los motores sin válvulas para competir con la empresa Napier. Que le estaba robando mercado. Hay que aclarar que las empresas europeas que se interesaron por los motores Knight eran las que fabricaban automóviles caros y de lujo.
Como les dije antes la fabricación de estos motores sin válvulas era más cara y además los motores eran más pesados por el tipo de construcción que demandaban. Lo cierto que Charles Yale Knight se hizo más conocido en Europa, en un principio, por sus motores Silent Knight.
En Gran Bretaña primero fue la Daimler la que comenzó a montar estos motores en sus automóviles que pasaron a llamarse Daimler-Knight. Veamos en el resto de Europa Continental que empresas también pagaron la licencia por los motores Knight. En Alemania, Mercedes; en Bélgica, Minerva; en Gran Bretaña, Lanchester y en Francia, Panhard et Levassor. Todas las automotrices tuvieron que agregar el apellido Knight a sus marcas. Era parte del acuerdo empresarial.

Dibujo original del motor sin válvulas de Charles Yale Knight
presentado el 6 de abril de 1906 a la oficina de patentes de
Estados Unidos. El dibujo lo tomé de este sitio:
http://www.freepatentsonline.com/1090991.html

También algunas empresas automotrices en Europa fabricaron motores sin válvulas pero sin usar la licencia Knight. Esto generó problemas judiciales por la tenencia oficial de la licencia de Charles Yale Knight. Esto se puso de manifiesto en Gran Bretaña con la empresa Daimler, que fue la primera en Europa en tener la licencia de los motores Silent Knight.
En Estados Unidos la primera empresa que se interesó en los motores sin válvulas fue la Stearns Co. en el año 1911. Otras empresas de Estados Unidos fueron la Falcon, Stoddard-Dayton, Ohio y Edwards. Pero la que más automóviles fabricará será la empresa Willys.
En el año 1913 Charles Yale Knight conoce a John North Willys y sellan el acuerdo comercial para fabricar los automóviles Willys-Knight. Willys se interesó mucho en los motores sin válvulas cuando visitó Gran Bretaña y alquiló un Daimler-Knight con chófer con el cual recorrió 7.242,048 kilómetros (4.500 millas) durante sus vacaciones.
Al regreso a Estados Unidos compró la empresa Edwards Motor Co. de Nueva York para fabricar los motores Knight. A partir del año 1914 los Willys-Knight se comenzaron a fabricar por la Willys-Overland de Toledo en el estado de Ohio en Estados Unidos. Este fabricante fue el que más motores sin válvulas fabricó entre los años 1914 y 1932. Durante ese período se construyeron casi 500.000 automóviles con motores sin válvulas.
La Willys-Overland, además de la Edwards, compró la Falcon y la Stearns. Por lo tanto estas dos marcas también tuvieron sus nombres asociados al apellido Knight. Tal vez la cantidad de automóviles sin válvulas producidos entre 1914 y 1932 las incluya.
En Francia la marca Panhard produjo motores Knight hasta casi la Segunda Guerra Mundial. Pero hubo otra marca de automóviles francesa, la Avions Voisin, que fue la que más perfeccionó estos motores Knight llevándolos al extremo. Como por ejemplo fabricar motores de 12 cilindros en V sin válvulas que se montaron también en automóviles de la marca Bucciali, que recientemente vimos en la sección “Auto antiguo”.
Gabriel Voisin fue el que mejor desarrolló los motores Knight perfeccionando su mecanismo. El tema da para una nota aparte por cómo era este innovador de la industria automotriz francesa. Será un capítulo aparte a tratar en otra nota histórica.
Lo cierto que a medida que la tecnología mejoraba los motores de válvulas los motores Knight no se lograron superar así mismo. El gran consumo de aceite fue lo que más les jugó en contra. Pese a eso hasta finales de los años treinta se los siguió fabricando. Pero los motores a válvulas se habían perfeccionado lo suficiente para resolver los inconvenientes de los primeros motores del siglo XX.
Buscado datos para esta nota histórica me topé con el dibujo original del motor presentado por Charles Yale Knight a la oficina de patentes de Estados Unidos. Así descubrí que el motor sin válvulas fue presentado un 6 de abril de 1906 y recién publicado el 24 de marzo de 1914. Les reproduzco ese dibujo.
También encontré en otro sitio, que figura en el epígrafe, la fotografía de Charles Yale Knight, para que todos conozcan al inventor del motor sin válvulas llamado Silent Knight y de cómo un periodista logró hacer un motor que montaron varias automotrices europeas y estadounidenses. Los demás dibujos de cortes del motor Knight fueron tomados de la Enciclopedia Autorama.
Mauricio UldaneEditor de Archivo de autos
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