Lotus -Ford Twin Cam — рядный четырёхцилиндровый бензиновый двигатель, разработанный Lotus для Lotus Elan 1962 года . Несколько ранних образцов имели объём 1,5 литра, но большинство имели объём 1,55 литра (1557 куб. см). Он использовал железный блок цилиндров Ford 116E и новую алюминиевую головку цилиндров с двумя верхними распредвалами . Twin Cam использовался в различных транспортных средствах до тех пор, пока Lotus не прекратил производство в 1973 году. [1] Его сменил двигатель Lotus 907 .
Для Lotus Elan основатель Lotus Колин Чепмен хотел найти менее дорогой двигатель, чем дорогостоящий цельнолитой Coventry Climax FWE, используемый в оригинальном Lotus Elite . [2] Он чувствовал, что создание новой силовой установки на основе двигателя, выпускаемого большими партиями, позволит снизить затраты. [3] : 18
Первоначально Чепмен выбрал рядный четырехцилиндровый двигатель Ford 105E, используемый в Ford Anglia, в качестве основы для этого нового двигателя. Двигатель 105E имел рабочий объем 1,0 л; 60,8 куб. дюймов (997 куб. см) и имел чугунный блок, произведенный с помощью тонкостенного литья Ford, что привело к относительно легкой детали. В то время как блок 105E обеспечивал только три основных подшипника для коленчатого вала , сверхквадратная конструкция удерживала скорость поршня на низком уровне и давала место для более крупных клапанов в новой головке блока цилиндров. Когда был выпущен более крупный двигатель 109E объемом 1,3 л; 81,7 куб. дюймов (1339 куб. см) для Ford Consul Classic , он стал платформой для большей части разработки нового двигателя Lotus.
Дизайнер двигателей Гарри Манди работал над двумя проектами для Facel SA Жана Даниноса . Один из проектов представлял собой совершенно новый четырехкамерный V6 объемом менее 3,0 литров. [4] Другой проект представлял собой новую головку блока цилиндров DOHC для замены подверженного отказам оригинала на 1,6-литровом рядном четырехцилиндровом двигателе Pont-à-Mousson, используемом в Facellia . Финансовые проблемы в Facel не позволили ни одному из двигателей выйти в производство, но когда Чепмен узнал о меньшем двигателе, он поручил Манди адаптировать конструкцию Facellia к блоку двигателя Ford. [5] Дизайн Манди для Lotus включал алюминиевую головку блока цилиндров и алюминиевую переднюю крышку и ее заднюю пластину в сборе, содержащую водяной насос и приводную цепь распредвала .
После того, как первоначальный проект был закончен, внешний консультант Ричард Ансдейл подготовил подробные чертежи новой головки блока цилиндров. Сотрудник Lotus Стив Санвилл возглавил группу инженеров-производственников, в которую входили Майк Костин , Нил Фрэнсис и Боб Дэнс. Гарри Уэслейк провел анализ потока на стенде на ранней головке. Ранние прототипы Twin Cam имели проблемы в соединении головки. Кит Дакворт , который уже ушел из Lotus в Cosworth Engineering , был приглашен, чтобы посмотреть на новую головку блока цилиндров. Дакворт внес несколько изменений в конструкцию, изменив форму портов и добавив структуру головке. [6] : 38
Первый двигатель Lotus Twin Cam был запущен на испытательном стенде 10 октября 1961 года. [7] Во время испытаний у этого двигателя сломался коленчатый вал; причиной поломки назвали блок из трех коренных подшипников. Первым испытательным автомобилем, получившим Twin Cam, был Ford Anglia с левым рулем , а двигатель был установлен 18 января 1962 года. Сообщается, что эта Anglia обогнала Jaguar на скорости более 100 миль в час (160 км/ч) в руках Джима Кларка по пути домой в Шотландию из Гудвуда . [8]
В мае 1962 года Ford анонсировал двигатель 116E. [7] Этот двигатель впервые появился в Consul Capri в августе 1962 года, а затем в Cortina Super в январе 1963 года. У 116E была большая высота палубы, чем у более ранних двигателей Kent, а также диаметр цилиндра и ход поршня 3+3 ⁄ 16 дюйма × 2,864 дюйма (80,96 мм × 72,75 мм), емкость составляла 1,5 л; 91,4 куб. дюйма (1498 куб. см). Коленчатый вал 116E опирался на пять коренных подшипников. Выходная мощность составляла около 60 л. с. (45 кВт) при 4600 об./мин. Как только блок был получен, началась работа по преобразованию головки блока цилиндров Lotus в блок 116E. Дакворт собрал первые два двигателя производственной спецификации, один из которых приводил в действие Lotus 23 во время его гоночного дебюта на Нюрбургринге . [9] После создания ограниченного количества 1,5-литровых Twin Cams диаметр цилиндра был увеличен до82,55 мм ( 3+1 ⁄ 4 дюйма), увеличив емкость до 1,56 л.
Сборка первых 50 двигателей была передана по контракту JAPrestwich . Prestwich также обрабатывал необработанные отливки головок цилиндров (отлитые William Mills) на этих ранних двухкулачковых двигателях.
Twin Cam официально дебютировал на автосалоне в Эрлс-Корт в октябре 1962 года. Общее производство двигателя составило около 34 000 единиц в 24 различных модификациях. [9] : 183, 222
Chapman назвал двигатель "Lotus Twin-Cam" при его представлении в 1962 году, и Lotus продолжил использовать это название. Когда производство перешло с Cortina-Lotus на Cortina Twin Cam на базе Ford Cortina Mark II в 1967 году, Ford начал называть двигатель "Lotus-Ford Twin Cam". Двигатель также неофициально известен как "Lotus TC" или "Twink". [10] [1]
Хотя рабочий объем Twin Cam обычно указывается как 1558 куб. см (1,6 л), его диаметр и ход поршня составляют 82,55 мм × 72,75 мм ( 3+1 ⁄ 4 дюйма × 2,864 дюйма) соответственно, для фактического рабочего объема 1557,46 куб. см (1,6 л; 95,0 куб. дюймов). Это позволило Twin Cam быть перерасточенным до 1 мм (0,04 дюйма) и все еще оставаться ниже предела класса 1600 куб. см, разрешенного правилами FIA . Ошибка рабочего объема восходит к 27 мая 1963 года, когда документы по омологации FIA были представлены на Lotus Elan модели 1962 года (серия 1) компанией Lotus Cars Ltd. и приняты Королевским автомобильным клубом для FIA. В документах был указан рабочий объем двигателя как 1558 куб. см с правильными размерами диаметра цилиндра и хода поршня. По иронии судьбы, предел перерасхода диаметра цилиндра в 1 мм также указан в документе с правильным результирующим рабочим объемом 1595 куб. см (83,55 мм x 72,75 мм, 1595,42 куб. см). [11]
Головка цилиндра имеет полусферические камеры сгорания (правильным утверждением было бы «камеры грушевидной формы», поскольку это влияет на угол наклона клапанов). Размеры клапанов составляют 1,53 дюйма (39 мм) впускного диаметра и 1,325 дюйма (33,7 мм) выпускного диаметра на всех двигателях, за исключением более поздних двигателей «Big Valve». Ось штока клапана наклонена на 27° от вертикали как на впуске, так и на выпуске. Первоначальная синхронизация кулачков была 15/53/53/15 с тем же профилем кулачка, что и у кулачка ET418 Coventry Climax FWE, что привело к 100 л. с. (75 кВт; 101 л. с.) при 5700 об/мин для двигателя объемом 1498 куб. см со степенью сжатия 9,5:1. Серийные двигатели объемом 1557 куб. см имели газораспределение 22/62/62/22 с подъемом 0,349 дюйма (8,9 мм) (разработаны Cosworth как «CPL1» - Cosworth Production Lotus) со степенью сжатия 9,8:1.
Водяной насос использовал переднюю крышку двигателя в качестве корпуса, что затрудняло замену водяного насоса. Впускной коллектор представлял собой ряд коротких трубчатых заглушек, отлитых как неотъемлемая часть головки блока цилиндров. Головки для карбюратора 175CD Zenith - Stromberg имели две сиамские заглушки (часть отливки головки), что делало их невзаимозаменяемыми с более ранними головками, использующими карбюраторы Dell'Orto DHLA40 или 40DCOE Weber , впуск которых состоял из четырех отдельных трубок (также часть отливки головки). [3] : 84 Выхлопные газы обрабатывались либо чугунным коллектором, либо изготовленным трубчатым коллектором, в зависимости от применения. [3] : 31–33
Оригинальный распределительный вал в блоке был сохранен и, как и в оригинальном 116E, приводил в действие боковой распределитель и близлежащий внешний масляный насос/фильтр, сводя к минимуму модификации серийного железного блока. Оригинальный кулачок вместе с кулачковыми звездочками DOHC приводился в движение длинной, установленной спереди, однорядной 3 ⁄ 8- дюймовой (9,5 мм) роликовой цепью ГРМ Reynolds . [12]
Ранние блоки Lotus были просто стандартными элементами производственной линии Ford, выбранными за самые толстые стенки цилиндров, и идентифицировались по штампу «A» на сопрягаемой поверхности крышки ГРМ. Более поздние блоки были специально отлиты с учетом производства Twin Cam и идентифицировались по штампу «L» на блоке под креплением двигателя. [10] Блоки Twin Cam выпускались в 6 основных вариантах литья. До 1968 года первые 4 цифры часто стирались с блока, и на их месте штамповалось «3020».
Ранние двигатели использовали коленчатый вал, шатуны и поршни от Lotus. Кривошип был чугунным, а поршни имели небольшую коронку и были вырезаны для очистки клапанов. [3] : 27–28 Переработанный Twin Cam был выпущен в 1966 году. В этой версии вырезы были меньше, а шатуны были деталями Ford 125E. Маховик также был прикреплен к коленчатому валу шестью болтами, что на два больше, чем в предыдущей модели. У Twin Cam была проблема с подпрыгиванием масла, а крепление стартера подвергалось изгибу при попытке раскрутить двигатель с высокой степенью сжатия.
На ранних двигателях слово «Lotus» было написано рельефными буквами на крышке кулачка над каждым распредвалом. На более поздних двигателях была рельефная кайма поперек передней части крышки кулачка со словом «Lotus», отлитым рельефным текстом внутри. Часть крышки над кулачками была гладкой. [1]
Lotus начала предлагать более высоконастроенные двигатели Special Equipment в качестве опций для своих автомобилей. Детали для этих двигателей также можно было купить у Lotus Components Ltd. Сначала это были двигатели, разработанные и собранные Cosworth с литыми коленвалами и фирменными табличками Cosworth на крышке распредвала. Duckworth отвечала за проектирование кулачков Special Equipment. Позже Cosworth дистанцировалась от этого бизнеса, и Lotus начала продавать эквиваленты. BRM Phase I состояла из распредвалов BRM и литых поршней с высокой степенью сжатия, а BRM Phase II добавила к Phase I кованые поршни Mahle , кованые шатуны BRM, втулки малой головки и болты большой головки. Когда эти двигатели предлагались в собранном виде, они несли фирменную табличку BRM на специально отлитой крышке распредвала «BRM», но фактическая сборка этих высокопроизводительных дорожных двигателей «BRM» осуществлялась Rubery Owen & Co. Ltd. , дочерней компанией BRM по праву собственности, а не самой BRM . Двигатели специального оборудования («S/E») имели фазу газораспределения 26/66/66/26.
Первоначально этот термин применялся к тюнингованным моделям Elan и Lotus Cortinas, а затем компания Lotus стала использовать его для обозначения моделей Elan серии 2 и более поздних с двигателями большей мощности, которые теперь называются Elan S/E.
В 1968 году компания Sanville начала выпускать серию Twin Cams с использованием нового распределительного вала под названием Super Special Equipment cam, или D-Type, который был основан на кулачке Coventry Climax FWA 3060. [9] : 35 Головки, используемые в двигателях SSE, были срезаны на 0,04 дюйма (1,0 мм), что увеличило степень сжатия до 10,3:1. Зажигание было немного опережено, а на карбюраторах Weber были установлены более крупные дроссели и другие жиклеры. Мощность оценивалась в 124–126 л. с. (92,5–94,0 кВт), за целых три года до выпуска двигателя Big Valve. Говорят, что некоторые двигатели SSE покинули завод в Super Weber S/E Elans.
Big Valve Twin Cam был проектом технического директора Lotus Тони Радда. [1] Радд уменьшил высоту палубы на 0,04 дюйма (1,0 мм), чтобы повысить степень сжатия до 10,5:1, увеличил диаметр впускных клапанов до 1,565 дюйма (39,8 мм), изменил форму впускных направляющих для более крупных клапанов и установил распредвалы Super Special Equipment D-type. Мощность была увеличена на 20% по сравнению с обычным двигателем со 105 до 126 л. с. (с 78,3 до 94,0 кВт). Двигатели Big Valve предлагались в моделях Elan Sprint, Elan +2 130 и Lotus Europa Twin Cam Special. [13] [14] : 28 Крышки распредвалов для двигателей Big Valve имели слова «Lotus» и «Big Valve», отлитые выпуклыми буквами по всей передней части крышки распредвала. Часть крышки над распредвалами имела отлитые выпуклые ребра.
Двигатели Big Valve имели те же 26/66/66/26 фазы газораспределения, что и двигатели S/E, но с подъемом 0,360 дюйма (9,1 мм). Двигатели «специальной» спецификации имели 26/66/66/26 фазы газораспределения с подъемом 0,362 дюйма (9,2 мм).
Более крупные впускные клапаны совместимы с более ранними головками цилиндров без Big Valve с очень небольшими изменениями, однако увеличение размера впускного клапана само по себе не приведет к измеримому увеличению мощности. Большая часть прироста мощности достигается за счет изменения размера и формы впускных каналов (портирования) и установки форсированных распредвалов.
Разные источники сообщают разную, иногда противоречивую информацию относительно наименования, выходной мощности и других элементов. Некоторые из них перечислены ниже.
Основатели Cosworth Кит Дакворт и Майк Костин оба были бывшими сотрудниками Lotus. Их новая компания разработала Twin Cam для использования в соревнованиях в рамках Cosworth Project Code TA , с определенными версиями, обозначенными префиксом «Mk.». [17] : 237–239 [6] : 212, 213, 240 Одной из первых партий стал экспериментальный Cosworth Mk.X в 1962 году. За ним в 1963 году последовал сухой картер Mk.XII с гоночными распредвалами, обозначенный «CPL2» (26/66/66/26) и поршнями Cosworth с высокой степенью сжатия, активно использовавшийся командой Lotus в Lotus 20B , 22 , 23 и 23B .
Mk.XII был преобразован в Mk.XIII для гонок Формулы с добавлением кованого стального коленчатого вала Cosworth с 12 болтами, кованых шатунов Cosworth, распредвалов Wilder и карбюраторов Weber 45DCOE . Использование оригинального распредвала Ford в качестве промежуточного вала отменено, и был установлен промежуточный вал производства Cosworth. Хотя все Mk.XIII были с сухим картером, требующим внешнего привода продувочных/нагнетательных насосов, этот заказной промежуточный вал сохранил кулачок привода масляного насоса, чтобы сохранить взаимозаменяемость с Mk.XV с мокрым картером. Mk.XIII стал очень продаваемым в 1965 году, когда SCCA создала категорию Формулы B в Америке. Доминирование Mk.XIII в Формуле B было почти абсолютным по сравнению с его основными конкурентами, разработанным Satta / Hruska двигателем Alfa Romeo 105/115 1.6 L (1570 cc) DOHC и разработанным Alex von Falkenhausen двигателем BMW M116 SOHC 1.6 L (1573 cc) . Это, в свою очередь, позволило теперь жизнеспособной инжиниринговой фирме сократить свою предыдущую почти полную зависимость от Lotus. Распространение Mk.XIII послужило толчком к созданию в США новых производителей гоночных двигателей европейского образца, которые выполняли работы по восстановлению и техническому обслуживанию, необходимые для Mk.XIII, а также вносили вклад в доход Cosworth.
Другие двигатели Cosworth, основанные на Lotus-Ford Twin Cam, включают Mk.XV для Lotus 26R и Lotus Cortina (почти все для Team Lotus и дочерних команд), а также Mk.XVI , версию Mk.XIII для класса 1,5 литра.
Cosworth разработала собственную алюминиевую головку блока цилиндров SOHC с обратным потоком, 2 клапанами и шестеренчатым приводом для того же блока Ford 116E. Эта головка разделяла многие основные конструктивные особенности с головкой Coventry Climax FWE и использовалась с короткоходным кованым стальным коленвалом для 1-литрового двигателя Formula 2 под названием SCA в 1964 году. За ней последовала 4-клапанная алюминиевая головка DOHC с поперечным потоком и шестеренчатым приводом на том же блоке с кованым коленвалом Mk.XIII для нового 1,6-литрового двигателя Formula 2 под названием FVA в 1966 году. На этом участие Cosworth в разработке Lotus TwinCam закончилось.
Twin Cam дебютировал в гонках в мае 1962 года как Cosworth Mk.X на Lotus 23, которым управлял Джим Кларк на Нюрбургринге . Кларк лидировал, пока его не задушили выхлопные газы. [9]
Twin Cam несколько раз появлялся в Формуле 1 в форме Cosworth Mk.XVI в 1-м сезоне.+Формула 1 ⁄ 2 литра (92 куб. дюйма), которая использовалась с 1961 по 1965 год. [18] : 316 Впервые двигатель появился на Гран-при Южной Африки 1963 года на Brabham BT6, которым управлял Дэвид Профет . Двигатель появился на двух автомобилях на Гран-при Великобритании 1964 года , одним из которых был Gerard Racing Cooper T73, которым управлял Джон Тейлор , а другим — John Willment Automobiles Brabham BT10 . Единственным зафиксированным финишем стало девятое место на Гран-при Южной Африки 1965 года , снова на Willment Brabham.
Cosworth Mk.XV устанавливался на Elan 26R команды Willment Team и гонщика Джона Майлза , что позволило им одержать 15 побед в сезоне и завоевать титул чемпиона Autosport Championship 1966 года. [19]
Сторонние производители двигателей продолжили разработку после 1966 года для Elan и Cortina, а также для классов Formula 2, 3 и других. Среди ранних тюнеров были Holbay , Vegantune и Novamotor, к которым позже присоединились Брайан Харт , Ричардсон, Уилкокс и другие, которые в основном сосредоточились на классах Formula.
Роджер Барр выиграл национальный чемпионат США Формулы B 1968 года, используя Twin Cam, при этом в него и в шасси Crossle были внесены многочисленные изменения.