Jaguar XK — рядный 6-цилиндровый двигатель с двойным верхним распредвалом (DOHC), выпускавшийся компанией Jaguar Cars с 1949 по 1992 год. Представленный как 3,4-литровый, он прославился как на дороге, так и на треке, выпускаясь в пяти вариантах с полусферической головкой объемом от 2,4 до 4,2 литра для легковых автомобилей Jaguar, а другие размеры производились Jaguar и частными лицами для гонок. Версия с пониженными характеристиками также использовалась в некоторых военных автомобилях, выпускаемых Alvis и Daimler .
До Второй мировой войны компания SS Cars (которая сменила название на Jaguar в 1945 году) использовала три двигателя, произведенных Standard Motor Company : 1,5-литровый 4-цилиндровый и 6-цилиндровый двигатели объемом 2,5 и 3,5 литра. Широко известно, что сэр Уильям Лайонс и его конструкторы двигателей; Уильям Хейнс (главный инженер), Уолтер Хассан , Клод Бейли и Гарри Уэслейк [1] обсуждали новый ряд замен, наблюдая за пожаром на крыше завода SS в Суоллоу Роуд, Ковентри, [2] во время немецких бомбардировок Второй мировой войны. Вместо того, чтобы разрабатывать прототипы двигателей сразу после войны, утверждается, что военные разработки двигателей Jaguar вышли далеко за рамки простого обсуждения и проектирования, распространившись на строительство и тестирование нескольких прототипов двигателей еще в 1943 году. [3]
Первоначальной целью было создание серии двигателей с более высокой, чем обычно, мощностью, которые могли бы опережать конкурентов без доработки в течение многих лет, и которые, по настоянию сэра Уильяма, также должны были «хорошо выглядеть». В 1942-43 годах был рассмотрен ряд конфигураций, и был сделан вывод, что для хорошего дыхания и высокого среднего эффективного давления тормозов (BMEP) новым двигателям потребуются V-образные оппозитные клапаны, работающие в полусферических камерах сгорания . Две конфигурации этого типа были выбраны для сравнения в 1943 году, а прототипы были названы «XG» и «XF». 4-цилиндровый XG объемом 1776 куб. см, впервые испытанный в октябре 1943 года, был основан на 1,5-литровом блоке Standard и использовал свой единственный кулачок в блоке для управления оппозитными клапанами через сложную конструкцию толкателя-перекрестия, похожую на ту, что была у довоенного BMW 328 . 4-цилиндровый XF объемом 1732 куб. см использовал уже знакомую конфигурацию с двумя верхними распредвалами (DOHC) и впервые был испытан в ноябре 1944 года. Было обнаружено, что XG страдает от чрезмерного шума толкателей и коромысел, а показатели расхода газа через его вертикальные клапанные порты не соответствовали показателям горизонтальных портов на XF. Поэтому из этих двух вариантов была выбрана компоновка DOHC XF.
Разработка 4-цилиндрового двигателя проходила следующим образом:
К сентябрю 1947 года была выпущена 3,2-литровая 6-цилиндровая версия, названная "XJ 6-cylinder", которая должна была заменить оба 6-цилиндровых агрегата на базе Standard. Тестирование показало необходимость в более высоком крутящем моменте на низких оборотах, чем мог выдать этот двигатель, и поэтому его "раскачал" до 3442 куб. см, чтобы сформировать "XK 6-cylinder", который дебютировал в открытом двухместном спортивном автомобиле XK120 на Лондонском автосалоне 1948 года . После этого XK устанавливался на Jaguar Mark VII и ряд других моделей в последующие годы.
Прототип XG прослужил в качестве испытательного стенда для компонентов до 1948 года. Также существовал «4-цилиндровый XK» объемом 1790 куб. см, также впервые испытанный в октябре 1945 года и остававшийся в стадии разработки наряду с 6-цилиндровыми агрегатами XK. Во время статьи Уильяма Хейнса, представленной IMechE в феврале 1953 года, [4] 4-цилиндровый XK все еще упоминался как находящийся в стадии разработки. Он был окончательно исключен из числа возможных серийных двигателей только в конце 1953 года, к тому времени стало ясно, что имидж Jaguar на рынке вышел за рамки необходимости замены старого 1,5-литрового стандартного 4-цилиндрового агрегата.
Поскольку 6-цилиндровые прототипы XK оказались намного более совершенными, чем 4-цилиндровые версии, в 1951 году была построена 1986-кубовая 6-цилиндровая версия XK 6-цилиндрового, чтобы проверить, подойдет ли она в качестве двигателя меньшего масштаба. К 1954 году объем вырос до 2483 куб. см, и именно эта версия XK 6-цилиндрового с коротким блоком была установлена на новый компактный Jaguar 2,4 литра (ретроспективно известный как Mark 1), выпущенный в том году. Ни один из 4-цилиндровых прототипов так и не был запущен в производство, но в 1948 году команда по установлению рекордов скорости подполковника Голди Гарднера установила версию 1970 куб. см на обтекаемый автомобиль MG EX-135, чтобы установить рекорд в классе 2000 куб. см, разогнавшись до 177 миль в час (285 км/ч) [5] на автомагистрали Яббеке в Бельгии.
Есть некоторые вводящие в заблуждение утверждения о промежуточном 4-цилиндровом прототипе "XJ", но, похоже, единственным человеком, который называл их так, был Уильям Хейнс в статье, представленной IMechE в 1953 году. Хейнс заявил, что после XF было много 4-цилиндровых вариантов, но только он один вольно сгруппировал их как XJ. Последнее упоминание о XF было в июле 1945 года, а первое упоминание о XK (XK1) было в октябре того же года. Это не дает много места для серии двигателей XJ. В архиве нет никаких упоминаний о XJ (кроме статьи Хейнса). Если есть XJ, первый, вероятно, назывался внутри компании как XK1. Было три других с номинальным объемом 1790 куб. см, называемых XK2, XK3 и XK4. Вероятно, именно их Хейнс называл "XJ". Первый «настоящий» XK назывался «XK Number 1» (в отличие от «XK1») и имел номинальный объем 1970 куб. см с диаметром цилиндра/ходом поршня 83 мм/91 мм.
Таким образом, были разработаны два размера блока, которые легли в основу всех последующих 6-цилиндровых двигателей XK; укороченный блок использовался для двигателей объемом 2,4 и 2,8 литра, а полноразмерный блок — для обеих версий двигателей объемом 3,4, 3,8 и 4,2 литра.
Самой узнаваемой особенностью двигателя XK являются двойные крышки кулачков сверху двигателя, которые были из полированного сплава до замены на ребристую черную и сплавную отделку в начале 1968 года, примерно через четыре года после введения 4,2-литровых версий в 1964 году. Необычная глубина головки блока цилиндров двигателя была продиктована желанием освободить место для двух щедрых по размеру клапанов, при этом не ограничивая чрезмерно поток газов в полусферические камеры сгорания и из них . Чтобы удовлетворить этим двум условиям, изначально был выбран относительно большой угол между клапанами с довольно длинными штоками клапанов. Для эффективной работы клапанов, верхние части которых находились так далеко друг от друга, было обнаружено, что наиболее эффективным является расположение двойных верхних кулачков.
Кулачковые кулачки воздействуют непосредственно на толкатели ковшового типа , которые регулируются с помощью прокладок между нижней стороной ковша и верхней частью клапанов. Две дуплексные цепи приводят в движение распределительные валы, одна от коленчатого вала к звездочке на уровне камер сгорания, а одна от звездочки к каждому распределительному валу. Первоначальная конструкция подпружиненного скольжения нижнего натяжителя цепи кулачка оказалась слишком слабой и через пару лет была заменена на улучшенную гидравлическую конструкцию, использующую давление моторного масла. [6]
Головки цилиндров были изготовлены из алюминиевого сплава RR50 из-за высокой скорости теплопроводности этого материала и малого веса, последний, по оценкам Уильяма Хейнса, давал экономию веса около 70 фунтов (32 кг) по сравнению с аналогичной головкой, изготовленной из чугуна. Особое внимание было уделено потоку газа, Гарри Уэслейк и Хейнс спроектировали изогнутый впускной порт, чтобы придать завихрение воздушно-топливной смеси для улучшения сгорания. Та же базовая компоновка головки цилиндров сохранялась на протяжении всего срока службы двигателя, но со многими изменениями в деталях. Размеры и углы клапанов и портов, подъем распредвала, степень сжатия и карбюрация часто изменялись от модели к модели, в зависимости от того, что было сделано в первую очередь — мощность или крутящий момент. [7] Очень ранние двигатели XK, устанавливаемые на спортивный автомобиль XK 120 и седан Mark VII, не имели фиксирующих шпилек в передней части крышек распредвалов, где они закрывали цепи газораспределительного механизма, из-за чего в результате вытекало масло. Начиная с 1951 года все двигатели XK имели шпильки по всему периметру крышек распределительных валов.
Самые ранние головки цилиндров известны как головки «стандартного» или «типа А» и идентифицируются по разным углам клапанов: 30 градусов на впуске и 45 градусов на выпуске, а также по неокрашенной алюминиевой отделке. [8] Около 1954 года появилась головка «типа B» с одинаковыми углами клапанов: 35 градусов на впуске и выпуске. Головки «типа B» окрашены в светло-голубой «утиное яйцо» (ранние автомобили) или светло-зеленый (более поздние автомобили) в моделях объемом 2,4 и 3,4 литра и в темно-синий металлик в моделях объемом 3,8 литра. Очень немногие XK 120 и XK 140 поставлялись клиентам с головкой цилиндров «типа C», которая была окрашена в красный цвет и имела табличку на каждой крышке распредвала с надписью «Jaguar Type C».
Предположительно более эффективная головка блока цилиндров "straight port", опять же с равными углами впуска и выпуска в 35 градусов, была представлена позже в 1950-х годах и была окрашена в тыквенно-оранжевый цвет на XK-150S. Головки цилиндров в Series 1 E-type и Mark X были окрашены в золотой цвет, независимо от того, был ли двигатель объемом 3,8 литра или 4,2 литра. Примерно во время появления более поздних серий 1 E-Type и 420G в 1968 году, примерно в то же время, когда появились ребристые крышки распредвалов, практика покраски головок цилиндров прекратилась. Многие источники до сих пор описывают последующую неокрашенную алюминиевую отделку как "серебряную".
Цветовую маркировку головок цилиндров Jaguar конца 1950-х и начала 1960-х годов можно определить по списку [ требуется ссылка ] Хайнера Стерткампа ниже. Единственная реальная аномалия заключается в том, что самые ранние 3,8-литровые E-Type имели оранжевую головку (потому что у них было 3 карбюратора), но позже ее заменили на золотую (потому что у них были головки с прямыми портами). Золотая краска обозначала установку тройного карбюратора с прямыми портами с тех пор и до конца существования Mark X.
Автомобили с головкой блока цилиндров с прямым портом и только двумя карбюраторами не имели окрашенных головок. Полную таблицу типов головок цилиндров XK, соответствующих моделям Jaguar и Daimler, см. в конце статьи.
Блок был изготовлен из чугуна (за исключением некоторых, изготовленных из алюминиевого сплава для гоночных двигателей), с картером, разделенным по центральной линии семиопорного коленчатого вала. Коленчатый вал был изготовлен из стали EN16, подвергнутой термической обработке перед механической обработкой. Новшеством стала установка фирменного виброгасителя Metalastic на носу коленчатого вала для устранения разрушительных резонансов коленчатого вала. Конструкция и материалы нижней части двигателя практически не менялись на протяжении всего срока службы, за исключением изменений, продиктованных перераспределением цилиндров в версии объемом 4,2 литра (также используемой в «новой версии объемом 3,4 литра»). Масляный насос был заменен через пару лет с относительно неэффективного шестеренчатого насоса на эксцентриковый кулачковый блок Hobourn-Eaton.
Автомобили с предварительным впрыском имели два или три карбюратора SU , Weber , Zenith или Zenith-Stromberg различных размеров в зависимости от модели и рынка, хотя карбюраторы Weber были доступны только у дилера или на вторичном рынке и не поставлялись заводом. Исключением были автомобили объемом 2,4 литра до появления модели 240, эти более ранние автомобили имели два карбюратора Solex с нисходящим потоком. Некоторые спортивные гоночные автомобили D-Type получили впрыск топлива, но он не стал доступен на дорожных автомобилях до 1978 года, начиная с некоторых моделей для рынка США, чтобы соответствовать государственным стандартам топливной экономичности. В конечном итоге он был распространен на весь модельный ряд и на все рынки.
В 1950-х и 1960-х годах Jaguar публиковал цифры валовой мощности SAE , используя систему измерения, предпочитаемую производителями США, поскольку в противном случае ее автомобили казались бы недостаточно мощными по сравнению с американскими автомобилями. Эта практика была заменена опорой на более реалистичную систему чистой мощности SAE около 1972 года, хотя номинальные мощности Jaguar той эпохи также могут быть выражены с использованием очень похожей системы чистой мощности DIN . Поскольку условия, при которых определялись валовые цифры SAE, не были зафиксированы, объективное сравнение выходной мощности различных моделей Jaguar с двигателем XK с течением времени невозможно.
Двигатель 4.2 XK 1965 года, установленный на карбюраторный E-Type, имел заявленную мощность 265 л. с. (198 кВт) брутто по SAE; инжекторный двигатель 4.2 XK 1986 года, установленный на XJ6 серии 3 , имел заявленную мощность 202 л. с. (151 кВт) нетто по DIN. [ необходима ссылка ] Для разработки любых предполагаемых сравнений, как минимум, дополнительно потребуются такие переменные, как степень сжатия, подъемы и продолжительность работы кулачков, а также расход топлива для каждого двигателя во время испытаний.
Первое серийное использование XK straight-6 было в 1948 Jaguar XK120 , который использовал версию 3441 куб. см (3,4 л; 210,0 куб. дюймов) с диаметром цилиндра x ходом поршня 83 мм × 106 мм (3,27 дюйма × 4,17 дюйма). Он имел железный блок без гильз цилиндров и алюминиевую головку блока цилиндров . Он имел более широкий зазор между цилиндрами 3 и 4, чем между другими цилиндрами. Первоначально мощность 3.4 составляла 160 л. с. (162 л. с.; 119 кВт) по SAE при степени сжатия 8:1, а затем выросла до 210 л. с. (213 л. с.; 157 кВт) по SAE с головкой блока цилиндров C-типа (что странно, это не головка от C-Type, участвовавшего в гонках в Ле-Мане) и до 250 л. с. (253 л. с.; 186 кВт) по SAE с головкой блока цилиндров «Straight Port» при степени сжатия 9:1, установленной на XK150SE.
Почти сразу после выпуска нового компактного Jaguar 2.4-литрового двигателя на Jaguar было оказано давление с целью установки на него 3.4-литрового двигателя. Это было сделано в феврале 1957 года, и автомобиль получил название Jaguar 3.4-литрового. Обозначение «Mark 1» для этих автомобилей было применено ретроспективно, после выпуска Mark 2 в 1959 году.
Оригинальный 3,4-литровый двигатель XK использовался в следующих дорожных автомобилях:
В середине 1950-х годов у Jaguar не было компактного седана того типа, который до 1949 года представлял собой 1½-литровый двигатель со стандартным двигателем. При выборе силового агрегата для своего совершенно нового компактного седана Jaguar мог выбирать между 1995-кубовым четырехцилиндровым прототипом XK и уменьшенной версией 3,4-литрового шестицилиндрового XK. 4-цилиндровый считался слишком маломощным и неотшлифованным. 3.4 уже был «недоквадратным», что означает, что его диаметр был намного меньше его хода поршня, поэтому версия 3.4 с меньшим диаметром не рассматривалась как реалистичное предложение. Поэтому Jaguar был вынужден создать короткоходную версию 6-цилиндрового XK с более коротким блоком цилиндров, уменьшив его высоту с 11,5 дюймов (292 мм) до 8,85 дюймов (225 мм).
Представленный в Jaguar 2.4-литровом в 1955 году, двигатель имел ход поршня 76.5 мм (3.0 дюйма) при сохранении диаметра цилиндра 83 мм (3.3 дюйма), что давало мощность 2483 куб. см (151.5 куб. дюймов). Несмотря на рабочий объем почти 2.5 литра, новый автомобиль был назван "Jaguar 2.4", чтобы создать очевидное разделение со старым Standard 2½ литра и связать его с теперь знакомым 3.4-литровым двигателем XK. Выпускаемые 2.4 были оценены заводом в 112 л. с. (нетто), используя два карбюратора Solex с нисходящим потоком.
В 1959 году двигатель был перенесен в новый Mark 2, в котором он выдавал 120 л. с. (89 кВт) SAE брутто , все еще с карбюраторами Solex. Jaguar 240 был оснащен улучшенной версией двигателя, включающей головку цилиндров с прямым портом и два карбюратора SU, выдающих 133 л. с. SAE брутто .
2,4-литровый двигатель XK использовался в следующих автомобилях:
Версия 3,8 литра была выпущена в 1958 году, изначально для последнего из XK150 и седана Mark IX. Она сохранила центры отверстий 3,4 и ход поршня 106 мм (4,2 дюйма), но была расточена до 87 мм (3,4 дюйма) для общего рабочего объема (3781 куб. см / 230,7 куб. дюймов). Расстояние между отверстиями цилиндров было достаточно малым, поэтому было решено установить сухие гильзы в отверстия. У 3,8 был ряд отличий от 3,4, в частности, в его клапанном механизме и карбюрации. Стандартный 3,8 выдавал 220 л. с. (164 кВт) SAE брутто и до 265 л. с. (198 кВт) SAE брутто в XK150SE с головкой прямого порта.
3,8-литровый двигатель XK использовался в следующих дорожных автомобилях:
3-литровые версии двигателя XK выпускались с 1959 года для гонок спортивных автомобилей FIA с диаметром цилиндра 85 мм (3,35 дюйма) и ходом поршня 88 мм (3,46 дюйма). [11] Он также был популярен среди небольших производителей гоночных автомобилей, таких как Lister Cars , которые не могли позволить себе производить собственные двигатели. Помимо гонок на выносливость, двигатель также использовался в гонках Formula Libre .
Двигатель XK объемом 3,0 литра использовался в следующих дорожных автомобилях:
Расточенная 4,2-литровая версия XK была официально выпущена в 1964 году, хотя гонщики годами растачивали 3,8 до 4,2 литров. Заводской 4,2-литровый блок имел новую конструкцию сиамской гильзы, в которой использовались перенесенные цилиндры, установленные равномерно по длине блока с новыми зазорами между коренными подшипниками и новым коленчатым валом. Средние два цилиндра были смещены ближе друг к другу, а внешние два смещены дальше друг от друга, но общая длина блока осталась неизменной. Это позволило уменьшить диаметр цилиндров до 92,08 мм (3,63 дюйма), сохранив при этом привычный длинный ход поршня в 106 мм (4,17 дюйма) для общего рабочего объема 4235 куб. см (4,2 л; 258,4 куб. дюймов).
Несмотря на изменение расстояния между отверстиями цилиндров, отливки головки блока цилиндров остались неизменными. В результате осевые линии камер сгорания в головке больше не совпадали точно с осевыми линиями цилиндров, но это не имело большого значения, поскольку диаметры камер сгорания в головке были меньше диаметров цилиндров. Таким образом, головки цилиндров и кулачки 3,8 и 4,2-литровых двигателей взаимозаменяемы. 4,2-литровый двигатель с завода имел несглаженные ступеньки между впускным коллектором и головкой, а прокладки коллектора не очень хорошо подходили для впускных отверстий. Поэтому эти двигатели являются отличной базой для некоторой модификации, достигая приблизительно 220 л. с. (164 кВт; 223 л. с.) SAE net и увеличенного крутящего момента просто за счет «обтекания» головки.
Опубликованные оценки мощности различных версий 4,2-литрового двигателя осложняются переходом от систем полной мощности к чистой мощности в течение его срока службы. Например, в 1965 году 4,2-литровый двигатель с тройными карбюраторами SU HD8, установленный на E-Type в соответствии со спецификацией США, имел мощность 265 л. с. (269 л. с.; 198 кВт) при 5400 об/мин по SAE и максимальный крутящий момент 384 Н·м (283 фунт-фут) при 4000 об/мин [12] [13] [14] [15] тогда как к 1969 году, теперь с двумя карбюраторами Zenith-Stromberg , эта мощность упала до 246 л. с. (183 кВт) по SAE . [16] Разница указывает на эффект пересмотренной карбюрации и других изменений, внесенных для снижения выбросов выхлопных газов двигателей в соответствии со спецификацией США. В справке Джеффа Дэниелса говорится, что аналогичная версия Zenith-Stromberg, установленная на американскую спецификацию XJ6, была оценена Jaguar в 170 л. с. (125 кВт; 168 л. с.) с использованием системы чистой мощности DIN , причем разница в основном обусловлена эффектом систем оценки полной и чистой мощности.
Jaguar XJ6 1987 года был последним автомобилем Jaguar , оснащенным двигателем XK. В 1992 году был выпущен последний лимузин Daimler DS420. Как и все другие лимузины DS420, он был оснащен 4,2-литровым двигателем XK. Вариант 4.2 также использовался в некоторых военных автомобилях с относительно небольшим количеством модификаций. Двигатель XK имеет редкую награду: он производился и эксплуатировался в автомобилях на протяжении шести последовательных десятилетий.
Все 4,2-литровые двигатели XK использовали головку с прямым портом. После появления ребристых крышек распредвалов в 1967 году головки обычно оставались неокрашенными, что некоторые источники описывают как «серебряный».
4,2-литровый двигатель XK использовался в следующих автомобилях:
Он также использовался в семействе боевых разведывательных машин (гусеничных) - CVR(T): например,
и соответствующее семейство боевых разведывательных машин (колесных) - CVR(W): например, бронированная разведывательная машина Fox плюс пожарная машина Dennis D600.
2,8-литровая версия XK была представлена для моделей начального уровня XJ6 в 1968 году. Она имела аналогичный укороченный блок, как и старый 2.4, с добавлением двух более поздних задних отверстий для водяного охлаждения для головки цилиндров с прямым портом, сохраняя диаметр цилиндра 83 мм (3,3 дюйма), но удлиняя ход поршня на 9,5 мм (0,4 дюйма) до 86 мм (3,4 дюйма), что дало рабочий объем 2792 куб. см / 170,4 куб. дюйма. Выходная мощность 2.8 была указана как 142 л. с. (104 кВт; 140 л. с.) DIN net , что нельзя напрямую сравнивать с 133 л. с. SAE brut последнего из 2.4 в 240 Mark 2.
Двигатель 2.8 приобрел плохую репутацию в начале своей карьеры из-за тенденции к чрезмерному накоплению углеродистых отложений на головках поршней во время работы на низких оборотах, которые прожигали головки при работе на более высоких оборотах. Позже это было исправлено путем перехода на более прочные поршни, но двигатель также был посредственным по производительности, не предлагая никакой реальной выгоды в плане экономии, и в 1973 году его сняли с производства, заменив «новым» 3.4.
Все 2,8-литровые двигатели XK имели непокрашенную головку блока цилиндров с прямым расположением клапанов, которую некоторые источники называют «серебристой», и ребристые крышки распределительных валов.
2,8-литровый двигатель XK использовался в следующих автомобилях:
Представленный в 1975 году для замены 2.8 в базовом XJ6, новый 3.4 не был простым возрождением оригинального XK. Хотя он разделял диаметр цилиндра и ход поршня старого 3.4 83 мм (3,3 дюйма) и 106 мм (4,2 дюйма) соответственно, он перенял некоторые черты нового двигателя 4.2 литра - основные зазоры и размеры подшипников, а также более жесткий нижний конец, но избавился от гильз цилиндров, используемых в 3.8 и 4.2. Однако расстояние между цилиндрами осталось таким же, как в оригинальной конструкции 1948 года. При диаметре цилиндра 83 мм цилиндры должны были располагаться на одной линии с камерами сгорания в головке блока цилиндров (центры которых оставались такими же, как и в оригинальной конструкции 1948 года вплоть до окончания производства двигателей XK). Он использовал головку с прямыми портами и выдавал мощность 161 л. с. (118 кВт; 159 л. с.) по DIN и крутящий момент, значительно превышающий крутящий момент 2.8.
«Новый 3.4» использовал головку с прямым расположением клапанов, имел ребристые крышки распределительных валов, а головки были неокрашенными.
«Новый 3,4-литровый» XK использовался в следующих автомобилях:
Следующая таблица связывает тип головки блока цилиндров XK с моделью Jaguar/Daimler [17] и включает цвета краски, применяемые к определенным версиям головки блока цилиндров в 1950-х и 60-х годах. Неокрашенные головки иногда называют «серебряными», но это просто естественный цвет алюминиевого сплава.
