Motor bicilíndrico recto - Straight-twin engine
Un motor de doble recta , también conocido como una línea de doble , vertical doble , o bicilíndrico en paralelo es una de dos cilindros del motor de pistón en el que dos cilindros están dispuestos en una línea a lo largo de un cigüeñal común.
Los motores de dos cilindros en línea se utilizan principalmente en motocicletas; otros usos incluyen automóviles, embarcaciones marinas, motos de nieve, motos acuáticas, vehículos todo terreno, tractores y aviones ultraligeros.
Se han utilizado varias configuraciones diferentes de cigüeñal para motores gemelos rectos, siendo las más comunes 360 grados, 180 grados y 270 grados.
Terminología
El diseño de gemelo recto también se conoce como "gemelo paralelo", "gemelo vertical" y "gemelo en línea". Algunos de estos términos originalmente tenían significados específicos relacionados con el ángulo del cigüeñal o la orientación del motor, sin embargo, a menudo también se usan indistintamente.
En el Reino Unido, el término "bicilíndrico en paralelo" se utiliza tradicionalmente para motores con un ángulo de cigüeñal de 360 grados, ya que los dos pistones están en la misma dirección (es decir, paralelos entre sí). "Vertical-twin" se utilizó para describir motores con un ángulo de cigüeñal de 180 grados, lo que hace que los pistones se desplacen en direcciones opuestas. Los términos "gemelo recto" y "gemelo en línea" se utilizaron de forma más genérica para cualquier ángulo del cigüeñal.
Para las motocicletas, "bicilíndrico en línea" se refiere a veces a una orientación longitudinal del motor (es decir, con el cigüeñal alineado con el chasis) o un motor en U ( bicilíndrico en tándem ) donde los cilindros están dispuestos longitudinalmente en el chasis (aunque los dos los cigüeñales están orientados transversalmente).
Diseño
En comparación con los motores V-Twin y motores de planos gemelos , Directo gemelos son más compactos, un diseño más sencillo y más barato de producir. Los motores de dos cilindros en línea pueden ser propensos a las vibraciones, ya sea debido al intervalo de encendido irregular presente en los motores de cigüeñal de 180 ° o debido a la gran masa recíproca no contrarrestada en los motores de cigüeñal de 360 °. Los gemelos en línea también sufren más reacciones de torsión y vibración.
Ángulo del cigüeñal
Las configuraciones de cigüeñal más comunes para motores gemelos rectos son 360 grados, 180 grados y 270 grados.
- 360 grados
En un motor con un cigüeñal de 360 grados, ambos pistones se mueven hacia arriba y hacia abajo al mismo tiempo. Sin embargo, el intervalo de encendido se compensa entre los cilindros, con un cilindro encendido durante la primera rotación del cigüeñal y luego el otro cilindro en la siguiente rotación. Los motores de 360 grados pueden usar un solo sistema de encendido para ambos cilindros, usando un sistema de chispa desperdiciada .
El equilibrio primario imperfecto es el de un motor monocilíndrico de masa recíproca equivalente. Los primeros motores intentaron reducir la vibración a través de contrapesos en el cigüeñal, sin embargo, los métodos posteriores también incluyeron ejes de equilibrio y una biela ponderada separada. En comparación con un motor monocilíndrico, el intervalo de encendido más frecuente (360 grados en comparación con 720 grados) da como resultado características de funcionamiento más suaves, a pesar del desequilibrio dinámico similar.
Desde la década de 1930, la mayoría de los motores británicos de motocicletas bicilíndricas rectas de cuatro tiempos usaban un cigüeñal de 360 grados, ya que esto evitaba el pulso de admisión desigual de otras configuraciones, evitando así la necesidad de carburadores gemelos. En la década de 1960, aunque las motocicletas japonesas cambiaron principalmente a cigüeñales de 180 grados para motores de 250 a 500 cc, varios motores más pequeños y más grandes continuaron usando un cigüeñal de 360 grados. La vibración fue un problema menor para los motores más pequeños, como el Honda CB92 de 1965 y el Honda CM185 de 1979 . Los motores más grandes, como la Yamaha XS 650 de 1969 y la Yamaha TX750 de 1972 , a menudo usaban ejes de equilibrio para reducir la vibración. Los motores Honda CB250N / CB400N posteriores de 1978-1984 también usaban un cigüeñal de 360 grados. Las motocicletas bicilíndricas en paralelo de la serie BMW F 2008 también utilizan cigüeñales de 360 grados, con una tercera biela "vestigial" (que actúa como contrapeso) y un límite de revoluciones de 9.000 rpm para reducir las vibraciones.
- 180 grados
En un motor con un cigüeñal de 180 grados, un pistón se eleva mientras el otro cae. En un motor de cuatro tiempos, el intervalo de disparo es desigual, con el segundo cilindro disparando 180 grados después del primero, seguido de un espacio de 540 grados hasta que el primer cilindro dispara de nuevo. El intervalo de disparo desigual provoca vibraciones y da como resultado una entrega de potencia "abultada". Un motor de 180 ° también requiere un sistema de encendido independiente para cada cilindro.
El equilibrio primario perfecto es posible con un motor bicilíndrico recto de 180 grados; sin embargo, el diseño crea una pareja oscilante que requiere el uso de un eje de equilibrio para reducir la vibración. Un motor bicilíndrico recto de 180 grados tiene un desequilibrio secundario (similar a un motor de cuatro cilindros en línea), sin embargo, la masa recíproca más baja significa que esto a menudo no requiere tratamiento.
Un motor con cigüeñal de 180 ° sufre menos pérdidas de bombeo que un motor gemelo de 360 °, porque el desplazamiento del cárter permanece relativamente sin cambios a medida que se mueven los pistones.
En la década de 1960, los fabricantes de motocicletas japoneses favorecieron el uso de cigüeñales de 180 grados, ya que el aumento de la suavidad permitía mayores rpm y, por lo tanto, mayores potencias. Por ejemplo, el motor de cigüeñal de 180 grados Honda CB450 de 1966 tiene una potencia similar a los motores de cigüeñal de 360 grados británicos contemporáneos, a pesar de tener una cilindrada menor de 450 cc en comparación con 650 cc. Tanto la Yamaha TX500 de 1973 como la Suzuki GS400 de 1977 tenían un cigüeñal de 180 grados y un eje de equilibrio. Desde 1993, la mayoría de los motores de motocicletas bicilíndricas rectas de Honda utilizan cigüeñales de 180 grados.
Los motores de dos tiempos suelen utilizar un cigüeñal de 180 grados, ya que esto da como resultado dos carreras de potencia espaciadas uniformemente por revolución. La frecuencia fundamental de vibración es el doble que la de un motor monocilíndrico equivalente, sin embargo, la amplitud se reduce a la mitad. Los motores de dos tiempos que no usan un cigüeñal de 180 grados incluyen el Yankee de 1972 y la edición militar del Jawa 350 de 1964 , los cuales usan cigüeñales de 360 grados en su lugar.
- 270 grados
En un motor con un cigüeñal de 270 grados, un pistón sigue tres cuartos de rotación detrás del otro. Esto da como resultado un intervalo de disparo desigual en el que el segundo cilindro dispara 270 grados después del primero, seguido de un espacio de 450 grados hasta que el primer cilindro dispara de nuevo. Este es el mismo patrón que un motor bicilíndrico en V de 90 grados y, como resultado, ambas configuraciones tienen un sonido de escape "pulsante" similar. Los pistones en un motor bicilíndrico recto de 270 grados nunca están ambos estacionarios al mismo tiempo (como en un motor bicilíndrico en V de 90 grados), lo que reduce el intercambio de impulso neto entre la manivela y los pistones durante una rotación completa.
Se crea un equilibrio primario imperfecto en un motor bicilíndrico recto de 270 grados, debido a una combinación de fuerza libre y par oscilante; A menudo se utiliza un eje de equilibrio para compensar esto. El equilibrio secundario de un motor de 270 grados es perfecto, sin embargo, la configuración da como resultado una pareja oscilante desequilibrada.
Los primeros motores de motocicleta bicilíndricos rectos de 270 grados de producción se instalaron en la Yamaha TRX850 y la Yamaha TDM de 1996 . Los ejemplos posteriores incluyen la Triumph Thunderbird de 2009 , la Norton Commando 961 de 2010 , la serie Honda NC700 de 2012 , la Yamaha MT-07 de 2014, la Triumph Thruxton 1200 de 2016 y la Royal Enfield Interceptor 650 de 2018 .
Cojinetes principales
Cada cilindro de un motor bicilíndrico en línea tiene un pasador de cigüeñal independiente , a diferencia de los motores bicilíndrico en V, que pueden utilizar un pasador de cigüeñal común para ambas bielas . La mayoría de los motores de motocicletas bicilíndricas rectos británicos antiguos (como Triumph, BSA, Norton y Royal Enfield) tenían dos cojinetes principales . A partir de finales de la década de 1950, la mayoría de los motores bicilíndricos de Honda tenían cuatro cojinetes principales. Los motores bicilíndricos rectos posteriores tenían cuatro o, en ocasiones, tres cojinetes principales.
Uso en motocicletas
Historia
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La primera motocicleta de producción del mundo, la Hildebrand & Wolfmüller de 1894, utilizó un motor bicilíndrico en línea. Los cilindros se colocan planos y orientados hacia adelante, con los pistones conectados directamente a la rueda trasera mediante una biela tipo locomotora. En 1903, la Werner Motocyclette se convirtió en el segundo modelo de motocicleta de producción, utilizando un motor bicilíndrico recto con cilindros verticales. El motor Werner utiliza cilindros de hierro fundido con culatas integrales, válvulas laterales y tiene una cilindrada de 500 cc.
La Triumph Speed Twin de 1938 fue una exitosa motocicleta de dos cilindros en línea que también llevó a que los motores de dos cilindros en línea fueran más utilizados por otras marcas. El motor fue diseñado por Edward Turner y Val Page , y se utilizó inicialmente en el transportador con sidecar Triumph 6/1 de 1933 (que ganó la medalla de plata de prueba de los seis días internacionales y el trofeo Maudes de 1933 ). Durante el desarrollo del motor, se descubrió que un ángulo de cigüeñal de 360 grados era más adecuado para el uso de un solo carburador que un ángulo de cigüeñal de 180 grados.
Siguiendo la tendencia creada por la Triumph Speed Twin, el diseño más común utilizado por los fabricantes de motocicletas británicos hasta mediados de la década de 1970 era un motor bicilíndrico en línea de cuatro tiempos con un cigüeñal de 360 grados. Los fabricantes que producían estas motocicletas incluían BSA , Norton , Triumph , Ariel , Matchless y AJS . Los motores de dos cilindros en línea también fueron producidos por fabricantes italianos y alemanes, junto con el fabricante estadounidense Indian .
En 1949, la AJS E-90 Porcupine ganó el 500 Grand Prix World Championship de 1949 , convirtiéndose en la primera y única motocicleta bicilíndrica recta en ganar el campeonato. Este motor es uno de los pocos cilindros gemelos rectos de cuatro tiempos para nosotros orientados horizontalmente en lugar de verticalmente.
Desde la década de 2000, BMW y varios fabricantes japoneses han seguido produciendo motores gemelos rectos, principalmente para modelos de peso medio. Varios scooters grandes también han usado motores gemelos rectos, como el Yamaha TMAX 2001 y el Honda Silver Wing 2001 . Los motores bicilíndricos también se utilizan en las carreras de sidecar de motocross.
Modelos de motor transversal
Muchas motocicletas británicas grandes desde 1945 hasta la década de 1960 utilizaron un motor transversal bicilíndrico recto (es decir, orientado con el cigüeñal perpendicular al bastidor), como la Triumph Bonneville y la Norton Commando . Este diseño se adapta bien a la refrigeración por aire, ya que ambos cilindros reciben el mismo flujo de aire y el escape puede salir en la ubicación bien refrigerada en la parte delantera de cada cilindro. La longitud mínima posible de la distancia entre ejes está determinada por el ancho del motor.
El diseño de motor bicilíndrico recto de motor transversal ha sido reemplazado en gran medida por motores bicilíndrico en V , sin embargo, el diseño de bicilíndrico recto tiene la ventaja de facilitar el empaquetado de los accesorios (como el filtro de aire, el carburador y los componentes de encendido), lo que también mejora el acceso a auxiliares para mantenimiento / reparaciones. Un motor bicilíndrico en línea con un cigüeñal de 270 grados puede tener un sonido y una sensación similares a los de un motor bicilíndrico en V con un orden de encendido desigual.
Modelos con motor longitudinal
Las motocicletas bicilíndricas rectas con motor longitudinal son menos comunes, sin embargo, los ejemplos incluyen el monobloque Dresch 1930-1938 y el Sunbeam S7 y S8 1949-1956 .
Esta orientación del motor permite una motocicleta tan estrecha como un motor de un solo cilindro, lo que reduce la resistencia aerodinámica, especialmente para el propósito de las carreras de motocicletas. Sin embargo, la principal desventaja de los motores refrigerados por aire es que el cilindro trasero funciona más caliente que el delantero.
Uso en automóviles
Aunque los motores de dos cilindros son bastante poco comunes en los automóviles, el diseño de dos cilindros en línea se ha utilizado para varios motores de automóviles a lo largo del tiempo.
El primer motor bicilíndrico en línea conocido fue una variante del motor Phoenix de Daimler Motors introducido en 1895; estos motores se utilizaron en los coches Panhard ese año. Otro de los primeros coches de dos motores rectos fue el Decauville Voiturelle de 1898 , que utilizaba un par de cilindros extraídos de un modelo de Dion montado a proa y popa y colocado debajo del asiento.
Los motores bicilíndricos se han utilizado en varios coches pequeños, como el Fiat 500 de 1957 , Subaru 360 de 1958, NSU Prinz de 1958 , Mitsubishi Minica de 1962 , Honda N360 de 1967 , Honda Z600 de 1970 , Fiat 126 de 1972 , VAZ Oka de 1988, Dacia Lăstun de 1988 y Daihatsu Cuore de 1980 .
Los motores bicilíndricos de gasolina que se utilizan actualmente en los coches de producción incluyen el motor Tata Nano y el motor Fiat TwinAir (utilizado en varios modelos de Fiat, Lancia y Alfa Romeo). Los motores diésel de dos cilindros en línea que se encuentran actualmente en producción incluyen el motor Piaggio Porter .
Uso en embarcaciones marinas
Los motores bicilíndricos rectos se han utilizado a menudo como motores internos , motores fuera de borda y motores de bombas de chorro .
A principios del siglo XX, los barcos pesqueros británicos equipados con garfios, como el Morecambe Bay Prawners Lancashire Nobbys , a veces adaptaban un motor interno, como el Lister o el motor de gasolina y parafina Kelvin E2 de 3,0 litros.
Desde la década de 1950, los fabricantes de motores fuera de borda se habían decidido por el uso del diseño básico de motor en línea, cilindros apilados uno encima del otro con el cigüeñal impulsando el eje de la hélice . El motor de salida Suzuki 15 se introdujo en 1989.
Otros usos
Otros usos incluyen tractores (como varios modelos John Deere hasta 1960), motos de nieve , embarcaciones personales y vehículos todo terreno . Varations diseño incluyen de dos tiempos, de cuatro tiempos, de gasolina, diesel, de refrigeración por aire , refrigeración por agua , aspiración natural, y turboalimentación .
Los aviones ultraligeros , los girocópteros de un solo asiento y los aviones pequeños de fabricación casera también han utilizado motores gemelos rectos, a menudo con motores diseñados originalmente para motos de nieve como el Hirth 2704 y el Cuyuna 430-D. Los motores especialmente diseñados para aviones ultraligeros incluyen el Rotax 503 y el Rotax 582 . Los motores bicilíndricos rectos a veces también se utilizan en aeronaves controladas por radio a gran escala .