Motor plano - Flat engine
Un motor plano , también conocido como motor horizontalmente opuesto , es un motor de pistón donde los cilindros están ubicados a cada lado de un cigüeñal central . Un motor plano no debe confundirse con el motor de pistones opuestos , en el que cada cilindro tiene dos pistones que comparten una cámara de combustión central.
La configuración más común de motores planos es el motor bóxer , en el que los pistones de cada par de cilindros opuestos se mueven hacia adentro y hacia afuera al mismo tiempo. Los motores bóxer son un tipo de motor plano; sin embargo, los motores planos no son necesariamente motores boxer. La otra configuración es efectivamente un motor en V con un ángulo de 180 grados entre los bancos de cilindros. Cada par de cilindros comparte una única muñequilla, de modo que cuando un pistón se mueve hacia adentro, el otro se mueve hacia afuera.
El primer motor plano fue construido en 1897 por Karl Benz . Los motores planos se han utilizado en aplicaciones de aviación, motocicletas y automóviles. Ahora son menos comunes en los automóviles que los motores rectos (para motores con menos de seis cilindros) y los motores en V (para motores con seis o más cilindros). Son mucho más comunes en los aviones, donde los motores rectos son una rareza y los motores en V casi han desaparecido, excepto en los aviones históricos. Incluso han reemplazado los motores radiales en muchas instalaciones más pequeñas.
Diseño
Las ventajas de los motores planos son una longitud corta, un centro de masas bajo y su idoneidad para la refrigeración por aire .
En comparación con los motores rectos , el diseño más común, los motores planos tienen un mejor equilibrio primario (lo que resulta en menos vibraciones); sin embargo, las desventajas son un mayor ancho y la necesidad de tener dos culatas de cilindros. En comparación con los motores V , el diseño más común para motores con seis cilindros o más, los motores planos tienen un centro de masa más bajo (y un mejor equilibrio primario que los motores V6), sin embargo, generalmente tienen un ancho mayor.
Los usos más comunes de los motores planos son:
- Los motores de dos cilindros planos se utilizan principalmente en motocicletas. Ocasionalmente se ha utilizado en automóviles ligeros, aviones y aplicaciones industriales, principalmente hasta la década de 1960.
- Los motores de cuatro cilindros planos se utilizan principalmente en automóviles (particularmente en los primeros Volkswagen Tipo 1 a 4 y por Subaru en la mayoría de sus modelos), y ocasionalmente se han usado en motocicletas. Su uso más común es en aviones monomotores más pequeños en los que todavía se fabrican y utilizan hasta el día de hoy.
- Los motores de seis cilindros planos se utilizan principalmente en automóviles (especialmente en el deportivo Porsche 911) y ocasionalmente se han utilizado en motocicletas y aviones.
- Los motores Flat-eight se han utilizado en varios autos de carreras, principalmente por Porsche en la década de 1960.
- No se sabe que los motores Flat-ten hayan llegado a producción. Chevrolet construyó un prototipo de motor de automóvil de carretera en la década de 1960.
- Los motores de doce cilindros planos se han utilizado en varios coches de carreras, en particular el Porsche 917K , durante las décadas de 1960 y 1970, y en los coches de carretera Ferrari de 1973-1996.
- No se sabe que los motores Flat-dieciséis hayan llegado a producción. Los prototipos de motores de automóviles de carreras fueron construidos por Coventry y Porsche en las décadas de 1960 y 1970.
Configuración del boxeador
La mayoría de los motores planos usan una configuración "boxer", donde cada par de pistones opuestos se mueve hacia adentro y hacia afuera al mismo tiempo, algo así como los competidores de boxeo golpean sus guantes antes de una pelea. Los motores bóxer tienen bajas vibraciones, ya que son la única configuración común que no tiene fuerzas desequilibradas independientemente del número de cilindros. Por lo tanto, los motores Boxer no requieren un eje de equilibrio o contrapesos en el cigüeñal para equilibrar el peso de las partes recíprocas. Sin embargo, en el caso de los motores bóxer con menos de seis cilindros, existe un par oscilante , ya que cada cilindro está ligeramente desplazado de su par opuesto, debido a la distancia entre los muñones a lo largo del cigüeñal.
Motor en V de 180 grados
Una configuración alternativa para los motores planos es un motor en V de 180 grados , que se ha utilizado en la mayoría de los motores planos de doce cilindros. En esta configuración, cada par de pistones comparte una muñequilla , en lugar de la configuración boxer donde cada pistón tiene su propia muñequilla.
Uso de aviación
En 1902, el monoplano Pearse (que luego se convertiría en uno de los primeros aviones en lograr el vuelo) estaba propulsado por un motor bicilíndrico plano. Entre los primeros aviones producidos comercialmente en utilizar un motor plano se encuentra la gama de aviones Santos-Dumont Demoiselle de 1909 , que funcionaba con motores bóxer bóxer.
Se han producido varios motores boxer-cuatro específicamente para aviones ligeros. Varios fabricantes produjeron motores de avión boxer-six durante las décadas de 1930 y 1940.
Durante la Segunda Guerra Mundial, los motores bóxer bicilíndricos llamados "arrancador Riedel" se utilizaron como motor de arranque / APU mecánico para los primeros motores a reacción alemanes, como el Junkers Jumo 004 y el BMW 003 . Diseñados por Norbert Riedel , estos motores tienen una relación de carrera muy sobrecuadrada de 2: 1 para que puedan caber dentro del desviador de admisión, directamente delante del compresor de turbina.
Uso de motocicleta
Los motores planos ofrecen varias ventajas para las motocicletas, incluido un centro de masa bajo, baja vibración, idoneidad para transmisión por eje e incluso refrigeración de los cilindros (para motores refrigerados por aire). El diseño más común de motores planos para motocicletas es el bóxer-twin, comenzando con el Fée 1905 fabricado por Light Motors Company flat-twin, que fue la primera motocicleta de producción en utilizar un motor plano. BMW Motorrad tiene una larga historia de motocicletas bóxer-twin, comenzando en 1923 con la BMW R32.
Se han producido varias motocicletas con motores de cuatro cilindros planos, como la Zündapp K800 de 1938-1939 y la Honda Gold Wing de 1974-1987 . En 1987, el motor Honda Gold Wing se amplió a un diseño de seis planos.
Uso automotriz
Cuando se usa en automóviles, las ventajas de los motores planos son un centro de masa bajo (que mejora el manejo del automóvil), longitud corta, baja vibración e idoneidad para la refrigeración por aire (debido a la buena exposición, la gran superficie, las culatas y los cilindros cortos). largo). Sin embargo, el mayor ancho de los motores planos (en comparación con los diseños más comunes en línea y en V) es un inconveniente, particularmente cuando el motor está ubicado entre las ruedas direccionales.
Los motores planos fueron utilizados por varios fabricantes de automóviles, en su mayoría con un diseño de cuatro cilindros, hasta finales de la década de 1990. Desde entonces, solo Porsche y Subaru se han mantenido como fabricantes importantes de motores planos.
Disposición del tren motriz
Debido a la corta longitud de los motores planos, ubicar un motor plano fuera de la distancia entre ejes del automóvil resulta en un voladizo mínimo. Por lo tanto, muchos automóviles con motores planos han utilizado un diseño de motor trasero y tracción trasera . Los ejemplos incluyen el BMW 600 (1957-1959) y el BMW 700 (1959-1965) de dos cilindros planos ; los cuatro planos Tatra 97 (1936-1939), Volkswagen Beetle (1938-2003) y Porsche 356 (1948-1965); y el Chevrolet Corvair de seis cilindros (1959-1969), Porsche 911 (1963-presente) y Tucker 48 (1947-1948).
El diseño opuesto, tracción delantera con motor delantero , también era común para automóviles con motores planos. Los ejemplos incluyen el Citroën 2CV (1948-1990), Panhard Dyna X (1948-1954), Lancia Flavia (1961-1970), Citroën GS (1970-1986), Alfa Romeo Alfasud (1971-1989) y Subaru Leone (1971- 1994).
Subaru ha estado produciendo automóviles con un diseño de motor delantero y tracción en las cuatro ruedas impulsados por motores planos (en su mayoría motores boxer de cuatro) desde 1971. Los ejemplos incluyen el Subaru Leone (1971-1994), Subaru Legacy (1989-presente) y Subaru Impreza (1992-presente). Los semiejes delanteros salen de un diferencial delantero que forma parte de la caja de cambios. Un eje de transmisión trasero conecta la caja de cambios a los semiejes traseros.
El diseño tradicional de motor delantero y tracción trasera es relativamente poco común para automóviles con motores planos, sin embargo, algunos ejemplos incluyen el Toyota 86 / Subaru BRZ (2012-presente), Jowett Javelin (1947-1953), Glas Isar (1958- 1965) y el Tatra 11 (1923-1927).
Historia
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El primer motor plano fue producido en 1897 por el ingeniero alemán Karl Benz . Llamado motor kontra , era un diseño bóxer-gemelo. Los primeros usos de los motores planos en los automóviles incluyen el 1900 Lanchester Phaeton bóxer-twin de 8 hp , el 1901 Wilson-Pilcher boxer-four, el 1904 Wilson-Pilcher 18/24 HP boxer-six y el Ford Modelo A de 1903 , el Modelo Ford de 1904 C y el Ford Modelo F de 1905 .
En 1938, el Volkswagen Beetle (entonces llamado "KdF-Wagen") fue lanzado con un motor de cuatro cilindros en la parte trasera. Este motor Volkswagen refrigerado por aire se produjo durante muchos años y también se usó en el Volkswagen Tipo 2 (Transporter, Kombi o Microbus), el automóvil deportivo Volkswagen Karmann Ghia y el automóvil compacto Volkswagen Tipo 3 . En 1982 se introdujo una versión refrigerada por agua, conocida como Wasserboxer , que finalmente reemplazó a las versiones refrigeradas por aire.
La mayoría de los autos deportivos a lo largo de la historia de Porsche están propulsados por motores planos, comenzando con su primer automóvil; el Porsche 356 de 1948-1965 utilizaba un motor bóxer de cuatro cilindros refrigerado por aire. También utilizaron motores boxer-cuatro el Porsche 914 de 1969-1976 , el Porsche 912 de 1965-1969 y el Porsche Boxster / Cayman de 2016 (982) . El Porsche 911 ha utilizado exclusivamente motores boxer-six desde su introducción en 1964 hasta el presente. En 1997, el Porsche 911 pasó de ser refrigerado por aire a refrigerado por agua.
Los motores Porsche de ocho cilindros se utilizaron en varios coches de carreras a lo largo de la década de 1960, como el coche de Fórmula 1 Porsche 804 de 1962 y el coche deportivo Porsche 908 de 1968-1971 . Porsche también produjo un motor plano de doce para el automóvil deportivo Porsche 917 de 1969-1973 .
Chevrolet usó un motor de 6 cilindros enfriado por aire horizontalmente opuesto en su línea Corvair durante toda su producción de 1960-1969 en varias aplicaciones y clasificaciones de potencia, incluido uno de los primeros usos de un turbocompresor en un automóvil producido en serie.
El motor Subaru EA se introdujo en 1966 y comenzó la línea Subaru de motores boxer-cuatro que siguen en producción hasta el día de hoy. La mayoría de los modelos de Subaru están propulsados por un motor bóxer de cuatro cilindros en forma de aspiración natural o turbo. Un anuncio impreso para el coupé Subaru GL 1973 se refirió al motor como "quadrozontal". La compañía también produjo motores boxer-six de 1988 a 1996 y de 2001 a 2019. En 2008, el motor Subaru EE se convirtió en el primer motor bóxer diésel para turismos del mundo. Este motor es un boxer-cuatro turboalimentado con inyección de combustible common rail.
Ferrari usó motores de doce cilindros planos para varios autos de Fórmula Uno en la década de 1970. Para el Ferrari Berlinetta Boxer de 1973-1984 , el Ferrari Testarossa de 1984-1996 y sus derivados se utilizó un motor de doce cilindros planos (con una configuración V12 de 180 grados) .
Toyota usa la designación Toyota 4U-GSE para el motor boxer-cuatro en las versiones con insignia de Toyota de los gemelos Toyota 86 / Subaru BRZ , aunque el motor en realidad está diseñado y construido por Subaru como el motor Subaru FA20 .