Motor bicilíndrico plano

Un motor de dos cilindros es un motor de combustión interna de dos cilindros con los cilindros en lados opuestos del cigüeñal. El tipo más común de motor de dos cilindros es el motor bóxer , en el que ambos pistones se mueven hacia adentro y hacia afuera al mismo tiempo.

El diseño de dos cilindros planos fue patentado por Karl Benz en 1896 y el primer motor de dos cilindros planos de producción se utilizó en el automóvil Lanchester Phaeton de 8 hp lanzado en 1900. El motor de dos cilindros planos se utilizó en varios otros automóviles desde entonces, sin embargo, un uso más común es en motocicletas; los primeros modelos orientaban los cilindros en línea con el marco, sin embargo, los modelos posteriores cambiaron a los cilindros perpendiculares al marco para proporcionar un enfriamiento uniforme en ambos cilindros.

Los motores bicilíndricos planos también se utilizaron en varios aviones hasta la década de 1930 y en diversas aplicaciones estacionarias desde la década de 1930 hasta la de 1960.

El fabricante australiano de cortacéspedes Victa también produjo un cortacésped de empuje con motor bicilíndrico plano entre agosto de 1975 y 1980, denominado "Twin 500" y, más tarde, "Supreme". Estos motores se fabricaron en Canadá. Son muy buscados, ya que solo se produjeron pequeñas cantidades, probablemente debido a problemas relacionados con el encendido y el combustible en los primeros modelos. En el Supreme (el modelo posterior), todos estos problemas se solucionaron con un pistón abovedado trasero, mezcladores de cárter y un sistema de encendido refinado ^{[ cita requerida ]} .

La mayoría de los motores bóxer bicilíndricos utilizan una configuración boxer para el cigüeñal y, por lo tanto, se denominan motores "boxer-twin". En un motor bóxer-twin, el cigüeñal de 180° mueve los pistones en fase entre sí, por lo tanto, las fuerzas generadas por un pistón se cancelan por el otro, lo que da como resultado un excelente equilibrio primario. El orden de encendido espaciado uniformemente también ayuda a reducir la vibración. Sin embargo, las fuerzas iguales y opuestas en un motor bóxer-twin generan un par de oscilación , debido a la distancia de compensación entre los pistones a lo largo del cigüeñal. ^{[1] : 27}

Un sistema de encendido de uso común es el de chispa perdida ^[2] , que es un sistema de encendido simple que utiliza una bobina de doble extremo que enciende ambas bujías en cada revolución (es decir, durante las carreras de compresión y de escape). Este sistema no tiene distribuidor y solo requiere un disyuntor y una bobina para el motor. ^[3]

La configuración de dos cilindros en bóxer puede provocar la presión del cárter durante cada carrera de entrada del pistón y la despresurización durante cada carrera de salida del pistón, ya que ambos pistones se mueven hacia dentro o hacia fuera al mismo tiempo. Este efecto de bombeo del cárter (que también se encuentra en los motores monocilíndricos y en los motores bicilíndricos en paralelo de 360°) se suele solucionar mediante un respiradero del cárter. ^[4]

El motor bóxer bicilíndrico del Citroën 2CV aprovechaba este efecto de bombeo para mantener un vacío parcial en el interior del cárter, con el fin de reducir las fugas de aceite cuando fallaba un retén. Esto se lograba utilizando una válvula unidireccional (una tapa de cuero o goma sobre un orificio en el cárter) para que el aire escapara del cárter pero no entrara en él. ^[5]

Los inicios del motor bóxer se remontan a 1896, cuando Karl Benz obtuvo una patente para el diseño. Un año después, su empresa Benz & Cie presentó el primer motor bóxer, un diseño boxer llamado "contra engine". ^[6]

En 1900, The Lanchester Engine Company comenzó la producción del Lanchester Phaeton de 8 hp , que utilizaba un motor bicilíndrico plano. ^{[7] [8]} Este motor tenía un diseño inusual de dos cigüeñales contrarrotantes, con cada pistón unido a su cigüeñal por una biela gruesa. ^[7] Cada pistón también estaba conectado al otro cigüeñal por dos bielas más delgadas, lo que hacía que los dos pistones se movieran en el mismo eje. ^{[7] [8]} También tenía la reacción de torsión de un cigüeñal cancelando la reacción de torsión del otro, cancelando la reacción de torsión en el motor. ^[7] Lanchester utilizó este diseño de motor hasta 1904. ^[8]

Otros usos tempranos de los motores bicilíndricos planos fueron el Ford Modelo A de 1903-04 , el Ford Modelo C de 1904-1905 , el Ford Modelo F de 1905-1906 . ^{[9] [10] : 38–44} y varios modelos de Jowett Cars de 1910 a 1937. ^{[11] [12] : 188–189}

El Citroën 2CV , producido entre 1948 y 1990, fue uno de los primeros coches de tracción delantera en utilizar un motor bóxer. El 2CV estaba propulsado por un motor bóxer bicilíndrico refrigerado por aire. También en 1948, se lanzó el Panhard Dyna X con tracción delantera y un motor bóxer bicilíndrico refrigerado por aire. Otros coches posteriores a la Segunda Guerra Mundial que utilizaron motores bóxer bicilíndricos fueron la furgoneta Jowett Bradford de 1945-1954 , ^{[12] : 373} , el DAF Daffodil de 1961-1976 , el Toyota Publica de 1961-1978, el deportivo Toyota Sports 800 de 1965-1969 y varios modelos de tracción delantera de Citroën y Panhard . También se fabricaron varios automóviles con motor trasero con motores boxer-twin diseñados originalmente para motocicletas, como el Puch 500 de 1957-1975 , el BMW 600 de 1957-1959 y el BMW 700 de 1959-1965 . El fabricante brasileño Gurgel Motores utilizó un motor boxer-twin refrigerado por agua desarrollado internamente (motor Enertron) y el motor boxer-four refrigerado por aire de Volkswagen en varios modelos entre 1988 y 1994.

El motor Toyota U era un motor bicilíndrico plano refrigerado por aire producido entre 1961 y 1976. Introducido en el automóvil subcompacto Toyota Publica , el motor U también se utilizó en el vehículo comercial pequeño Toyota MiniAce y en el automóvil deportivo Toyota Sports 800 .

Las ventajas de utilizar un motor bicilíndrico plano montado con el cigüeñal perpendicular al bastidor (por lo que los cilindros están en línea con el bastidor) son un centro de gravedad bajo ^[13] y que se puede utilizar un sistema de transmisión por correa o cadena para transmitir la tracción a la rueda trasera. ^{[13] [14]} Sin embargo, las desventajas son la distribución desigual del calor (el cilindro delantero se enfría más que el trasero) ^{[13] [14]} y a menudo se requiere una distancia entre ejes más larga debido a la longitud del motor. ^[13]

El primer motor bicilíndrico plano para motocicleta fue construido en 1905 por la Light Motors Company en el Reino Unido. Originalmente llamado Fée (rebautizado como "Fairy" poco después de su introducción), ^[15] fue diseñado como un "sistema de motor de bicicleta" que transmitía potencia a una polea en la rueda trasera a través de una cadena. ^[16] La fabricación del Fairy fue asumida por la Douglas Engineering Company , uno de los proveedores de Light Motors, cuando la Light Motors Company cerró en 1907. ^{[1] : 218–219} Más tarde, en 1907, Douglas cambió el sistema de transmisión del diseño de cadena y polea a un sistema de transmisión por correa impulsado directamente desde el motor. ^[17] Los desarrollos posteriores de la motocicleta Douglas se realizaron con los cilindros en línea con el marco hasta la Segunda Guerra Mundial. ^{[1] : 51}

Otras motocicletas de dos cilindros planos tempranas usaban un diseño similar, con sus cilindros alineados a lo largo del bastidor y, por lo tanto, con el cigüeñal en posición transversal al bastidor. ^{[ cita requerida ]}

En 1914, el principal proveedor de cajas de cambios con eje trasero, Sturmey-Archer , introdujo una caja de cambios de eje intermedio de 3 velocidades con pedal de arranque integrado, ^[18] lo que planteaba un problema de diseño para las motocicletas con motores de dos cilindros planos montados transversalmente. Esta caja de cambios se podía ubicar con relativa facilidad detrás de un motor monocilíndrico o de dos cilindros en V, sin embargo, esta disposición daría como resultado una distancia entre ejes excesivamente larga para los motores de dos cilindros planos. Las soluciones a este problema incluían el uso de un eje intermedio debajo del motor (como el utilizado por el Douglas Fairy), ^[19] o una caja de cambios ubicada sobre el motor, ^{[13] [20]} aunque en algunos casos los cilindros eran lo suficientemente cortos como para usar la caja de cambios en la ubicación tradicional detrás del motor. ^[21]

En 1916, la mayoría de las motocicletas de dos cilindros planos todavía utilizaban un motor montado transversalmente. Los modelos europeos en ese momento incluían la Bradbury de 3,5 hp (2,6 kW), la Brough HB , los modelos Douglas de 2,75 hp (2,05 kW) y 4 hp (3,0 kW), los modelos Humber de 3,5 hp y 6 hp (4,5 kW), la Matchless de 6 hp, la Montgomery de 6 hp, la Williamson Flat Twin de 8 hp (6,0 kW) y la Bayerische Flugzeugwerke Helios (la predecesora de la primera motocicleta de BMW). Los modelos producidos en los Estados Unidos incluían la Indian Model O y la Harley-Davidson Model W. [ ^{22] [14] [1] : 26  [23]}

El principal beneficio de montar un motor bicilíndrico plano con el cigüeñal en línea con el bastidor (por lo tanto, los cilindros colocados lateralmente en el bastidor) es que un motor refrigerado por aire recibe la misma cantidad de refrigeración para cada cilindro. ^{[1] : 26–27  [13]} La Harley-Davidson XA , que utilizaba un motor bicilíndrico plano con los cilindros a lo ancho del bastidor, mantenía una temperatura del aceite 100 °F (56 °C) más fría que una Harley-Davidson WLA con un V-twin con los cilindros en línea con el bastidor. ^[24] Un beneficio adicional es que los cilindros proporcionan protección al conductor en caso de colisión o caída, y mantienen sus pies calientes cuando hace frío. ^{[13] [1] : 27} Las desventajas son que el motor no se puede montar tan cerca del suelo (de lo contrario, los cilindros pueden raspar el suelo durante las curvas) ^[25] y que expone los cilindros y las tapas de las válvulas al peligro de daños por colisión. ^{[13] [1] : 27}

El montaje longitudinal también implica que la reacción del par hará que la motocicleta gire hacia un lado (por ejemplo, en una aceleración o desaceleración brusca o al abrir el acelerador en punto muerto) en lugar de cambiar el equilibrio del peso entre las ruedas delanteras y traseras. Sin embargo, muchas motocicletas modernas reducen este efecto al girar los volantes o alternadores en la dirección opuesta a la del cigüeñal. ^{[26] [27]}

Una de las primeras motocicletas con un motor bicilíndrico plano montado longitudinalmente fue la ABC de 1916 , que se construyó en el Reino Unido. ^[22] Para adaptarse a la transmisión por cadena, la ABC utilizó una transmisión cónica en la caja de cambios para cambiar la dirección de la transmisión en noventa grados. ^{[1] : 10} La primera motocicleta de BMW, la BMW R 32 de 1923 , fue otro ejemplo temprano de un motor bicilíndrico plano montado longitudinalmente, aunque en este caso la potencia se transmitía a la rueda trasera a través de una transmisión por eje. ^{[1] : 26}

Con el tiempo, el montaje longitudinal se hizo más común para los motores de dos cilindros planos. BMW tiene una larga historia de motocicletas con motor de dos cilindros planos, ^{[1] : 26–32  [28]} al igual que Ural (Rusia) y Dnepr (Ucrania).

En 1902, el monoplano Pearse (que más tarde se convertiría en uno de los primeros aviones en volar) fue propulsado por un motor bicilíndrico plano construido en una granja por un inventor aficionado. ^{[29] [30] [31]} Este motor utilizó el diseño inusual de un solo pasador de cigüeñal compartido y pistones de doble acción. ^{[32] [33]} En 1908, la empresa francesa Dutheil-Chalmers comenzó la producción de motores de avión bicilíndricos planos, que utilizaban dos cigüeñales contrarrotativos. ^{[34] [35]} El motor Dutheil-Chalmers fue utilizado por el avión experimental Santos-Dumont Demoiselle No. 20 de 1907 , y las versiones posteriores de este avión se produjeron con motores bicilíndricos planos de Darracq y Clément-Bayard .

La mayoría de los aviones con motor de pistón utilizaban más de dos cilindros, aunque otros motores de avión de dos cilindros planos de los años 1920 y 1930 incluyen el Aeronca E-107 y el Aeronca E-113 estadounidenses , el Bristol Cherub británico y el Praga B2 checoslovaco . El HKS 700E es un motor de dos cilindros planos refrigerado por aceite para aviones ultraligeros que actualmente ^{[ ¿cuándo? ]} está en producción. ^[36]

En aviones de mayor tamaño, se han utilizado motores de dos cilindros planos en unidades de potencia auxiliares (APU). Un ejemplo notable fue el fabricado por ABC Motors en los años 1920 y 1930. ^[37] Durante la Segunda Guerra Mundial, la firma Riedel en Alemania diseñó y fabricó un motor de dos tiempos de dos cilindros planos como motor de arranque para los motores a reacción Junkers Jumo 004, BMW 003 y Heinkel HeS 011 ^{[38] [39]}

Los motores bicilíndricos planos Maytag 'Modelo 72', producidos desde 1937 hasta algún momento entre 1952 y 1960, se utilizaron en diversas aplicaciones, incluidas las lavadoras de ropa. ^{[40] [41] [42] [43] [44]}

Los generadores eléctricos que utilizaban motores de dos cilindros planos fueron construidos por Norman Engineering Company desde 1932 hasta 1968 y por Douglas durante la Segunda Guerra Mundial. ^[45] Enfield Industrial Engines (parte de Royal Enfield ) produjo motores de gasolina de dos tiempos de dos cilindros planos durante la Segunda Guerra Mundial que se utilizaron para generadores y otros usos militares. Después de 1945, Enfield produjo motores diésel de dos cilindros planos, con aplicaciones que incluían uso agrícola y marino. Coventry Victor introdujo una versión diésel de su motor de dos cilindros planos de gasolina de 688 cc existente en 1932, y continuó produciendo motores diésel y de gasolina de dos cilindros planos para una variedad de usos industriales y marinos hasta la década de 1950. ^{[46] : 111}

Los motores de dos tiempos de dos cilindros planos se utilizaban a menudo como motores fueraborda para embarcaciones, ^{[ ¿cuándo? ]} ya que eran más suaves que los motores monocilíndricos. En la década de 1940, fueron reemplazados en gran medida por motores de dos tiempos de dos cilindros rectos, que eran más fáciles de arrancar y ya no tenían cantidades excesivas de vibración. ^[47]

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