Motor bicilíndrico plano
Un motor bicilíndrico plano es un motor de combustión interna de dos cilindros con los cilindros en lados opuestos del cigüeñal. El tipo más común de motor bicilíndrico plano es el motor bicilíndrico bóxer, donde 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 usó en el automóvil Lanchester 8 hp Phaeton lanzado en 1900. El motor de dos cilindros planos se usó en varios otros automóviles desde entonces, sin embargo, un uso más común es en motocicletas; Los primeros modelos orientaron 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 Flat-twin también se utilizaron en varios aviones hasta la década de 1930 y en varias aplicaciones estacionarias desde la década de 1930 hasta la de 1960.
El fabricante australiano de cortadoras de césped Victa también produjo una cortadora de césped de empuje de motor bicilíndrico plano entre agosto de 1975 y 1980 denominada 'Twin 500' y 'Supreme'. Estos motores se fabricaron en Canadá. Es muy probable que los números se deban a problemas relacionados con el encendido y el combustible en los primeros modelos, el Supreme (siendo el modelo más reciente) solucionó todos estos problemas con un pistón abovedado trasero, mezcladores del cárter y un sistema de encendido refinado
Diseño típico
La mayoría de los motores bicilíndricos utilizan una configuración bóxer para el cigüeñal y, por lo tanto, se denominan "boxer-twin" motores En un motor boxer-twin, el cigüeñal de 180° mueve los pistones en fase entre sí, por lo tanto, las fuerzas generadas por un pistón son anuladas por el otro, lo que da como resultado un excelente equilibrio primario. El orden de encendido uniformemente espaciado también ayuda a reducir la vibración. Sin embargo, las fuerzas iguales y opuestas en un motor boxer-twin generan un par oscilante, debido a la distancia de compensación entre los pistones a lo largo del cigüeñal.
Un sistema de encendido de uso común es el desperdicio de chispa, que es un sistema de encendido simple que usa una bobina de dos extremos que enciende ambas bujías en cada revolución (es decir, durante las carreras de compresión y escape). Este sistema no tiene distribuidor y requiere solo un interruptor de contacto único y una bobina para el motor.
Presión del cárter
La configuración boxer-twin puede causar presión en el cárter durante cada carrera del pistón hacia adentro y despresurización durante cada carrera del pistón hacia afuera, ya que ambos pistones se mueven hacia adentro o hacia afuera al mismo tiempo. Este efecto de bombeo del cárter (que también se encuentra en motores monocilíndricos y motores bicilíndricos en paralelo de 360°) generalmente se aborda mediante un respiradero del cárter.
El motor boxer-twin de Citroën 2CV aprovechó este efecto de bombeo para mantener un vacío parcial dentro del cárter, con el fin de reducir las fugas de aceite cuando un sello de aceite falla. Esto se logró mediante el uso de una válvula unidireccional (una aleta de cuero o goma sobre un orificio en el cárter), para permitir que el aire escape del cárter pero no entre.
Aplicaciones
Automóviles
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Los inicios del motor bicilíndrico plano fueron en 1896, cuando Karl Benz obtuvo una patente para el diseño. Un año después, su empresa Benz & Cie presentó el primer motor bicilíndrico plano, un diseño bóxer llamado "motor contra".
En 1900, The Lanchester Engine Company comenzó la producción del Lanchester 8 hp Phaeton, que utilizaba un motor bicilíndrico plano. Este motor tenía un diseño inusual de dos cigüeñales que giraban en sentido contrario, con cada pistón unido a su cigüeñal por una biela gruesa. Cada pistón también estaba conectado al otro cigüeñal mediante dos bielas más delgadas, lo que hacía que los dos pistones se movieran sobre el mismo eje. También hizo que la reacción de torsión de un cigüeñal cancelara la reacción de torsión del otro, cancelando la reacción de torsión en el motor. Lanchester usó este diseño de motor hasta 1904.
Otros usos tempranos de los motores bicilíndricos fueron el Ford Modelo A de 1903-04, el Ford Modelo C de 1904-1905, el Ford Modelo F de 1905-1906 y varios modelos de Jowett Cars de 1910 a 1937.
El Citroën 2CV, producido entre 1948 y 1990, fue uno de los primeros automóviles con tracción delantera en utilizar un motor plano. El 2CV estaba propulsado por un motor boxer-twin refrigerado por aire. También en 1948, se lanzó el Panhard Dyna X con tracción delantera y un motor boxer-twin refrigerado por aire. Otros autos después de la Segunda Guerra Mundial que usaron motores boxer-twin fueron la camioneta Jowett Bradford de 1945-1954, el DAF Daffodil de 1961-1976, el Toyota Publica de 1961-1978, el auto deportivo Toyota Sports 800 de 1965-1969 y varios modelos de tracción delantera. de Citroën y Panhard. También se produjeron 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 interno. desarrolló el motor boxer-twin refrigerado por agua (motor Enertron) y el Volkswagen boxer-four refrigerado por aire en varios modelos de 1988 a 1994.
El motor U de Toyota 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 usó en el vehículo comercial pequeño Toyota MiniAce y en el automóvil deportivo Toyota Sports 800.
Motocicletas
Montaje transversal
Los beneficios de usar un motor bicilíndrico plano montado con el cigüeñal girando perpendicularmente al bastidor (por lo tanto, los cilindros están alineados con el bastidor) son un centro de gravedad bajo y que un sistema de transmisión por correa o cadena puede utilizarse para transmitir tracción a la rueda trasera. Sin embargo, las desventajas son la distribución desigual del calor (el cilindro delantero se enfría más que el cilindro trasero) y a menudo se requiere una distancia entre ejes más larga debido a la longitud del motor.
El primer motor de motocicleta bicilíndrico plano fue construido en 1905 por Light Motors Company en el Reino Unido. Originalmente llamado Fée (rebautizado como "Fairy" poco después de su presentación), fue diseñado como un "sistema de motor de bicicleta" que transmitía potencia a una polea en la rueda trasera a través de una cadena. La fabricación del Fairy pasó a manos de Douglas Engineering Company, una de las empresas de Light Motors' proveedores, cuando Light Motors Company cerró en 1907. Más tarde, en 1907, Douglas cambió el tren de transmisión del diseño de cadena y polea a un sistema de transmisión por correa impulsado directamente desde el motor. Los desarrollos posteriores de la motocicleta Douglas se hicieron con los cilindros en línea con el marco hasta la Segunda Guerra Mundial.
Otras primeras motocicletas planas gemelas usaban un diseño similar, con sus cilindros alineados a lo largo del marco y, por lo tanto, con el cigüeñal corriendo transversalmente al marco.
En 1914, el principal proveedor de cajas de cambios de buje trasero, Sturmey-Archer, introdujo una caja de cambios de contraeje de 3 velocidades con arranque a patada integral, lo que planteó un problema de diseño para las motocicletas con motores bicilíndricos montados transversalmente. Esta caja de cambios podría ubicarse con relativa facilidad detrás de un motor monocilíndrico o bicilíndrico en V, sin embargo, esta disposición daría como resultado una distancia entre ejes excesivamente larga para los motores bicilíndricos planos. Las soluciones a este problema incluyeron el uso de un contraeje debajo del motor (como el que usa el Douglas Fairy) o una caja de cambios ubicada sobre el motor, aunque en algunos casos los cilindros eran lo suficientemente cortos como para usar la caja de cambios en la ubicación tradicional detrás del motor.
En 1916, la mayoría de las motocicletas bicilíndricas todavía usaban un motor montado transversalmente. Los modelos europeos en ese momento incluían los modelos Bradbury de 3,5 hp (2,6 kW), Brough HB, 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 incluyeron el Indian Model O y el Harley-Davidson Model W.
Montaje longitudinal
La principal ventaja de montar un motor bicilíndrico plano con el cigüeñal alineado con el bastidor (por lo tanto, los cilindros se asientan de lado en el bastidor) es que un motor enfriado por aire recibe la misma cantidad de enfriamiento para cada cilindro. La Harley-Davidson XA, que usaba un motor bicilíndrico plano con los cilindros en el bastidor, mantuvo una temperatura del aceite 100 °F (56 °C) más baja que una Harley-Davidson WLA con un bicilíndrico en V con los cilindros en línea con el marco. Un beneficio adicional es que los cilindros brindan protección al ciclista en caso de colisión o caída, y mantienen los pies calientes en climas fríos. Las desventajas son que el motor no se puede montar tan cerca del suelo (de lo contrario, los cilindros pueden raspar el suelo al tomar una curva) y que expone los cilindros y las tapas de válvulas al peligro de daños por colisión.
El montaje longitudinal también significa que la reacción del par girará la motocicleta hacia un lado (como en una aceleración/desaceleración brusca o al abrir el acelerador en punto muerto) en lugar de cambiar el equilibrio de peso entre las ruedas delanteras y traseras. Sin embargo, muchas motocicletas modernas reducen este efecto girando los volantes o los alternadores en dirección opuesta a la del cigüeñal.
Una de las primeras motocicletas con un motor bicilíndrico plano montado longitudinalmente fue la ABC de 1916, que se fabricó en el Reino Unido. Para acomodar la transmisión por cadena, el ABC usó una transmisión cónica en la caja de cambios para cambiar la dirección de la transmisión noventa grados. 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 un eje de transmisión.
Con el tiempo, el montaje longitudinal se volvió más común para los motores bicilíndricos planos. BMW tiene una larga historia de motocicletas de dos motores planos, al igual que Ural (Rusia) y Dnepr (Ucrania).
Aviación
En 1902, el monoplano Pearse (que luego se convertiría en uno de los primeros aviones en alcanzar el vuelo) estaba propulsado por un motor bicilíndrico construido en una granja por un inventor aficionado. Este motor utilizó el diseño inusual de un solo pasador de manivela compartido y pistones de doble efecto. En 1908, la empresa francesa Dutheil-Chalmers comenzó la producción de motores de avión bicilíndricos, que utilizaban dos cigüeñales contrarrotativos. El motor Dutheil-Chlamers fue utilizado por el Santos-Dumont Demoiselle No. 20 avión experimental, con versiones posteriores de este avión producidos con motores gemelos planos de Darracq y Clément-Bayard.
La mayoría de los aviones con motor de pistón usaban más de dos cilindros, sin embargo, otros motores de avión bicilíndricos de las décadas de 1920 y 1930 incluyen el estadounidense Aeronca E-107 y el Aeronca E-113, el británico Bristol Cherub y el checoslovaco Praga B2. El HKS 700E es un gemelo plano refrigerado por aceite para aviones ultraligeros que se encuentra actualmente en producción.
En aeronaves más grandes, se han utilizado motores flat-twin en unidades de potencia auxiliar (APU). ABC Motors fabricó un ejemplo notable en las décadas de 1920 y 1930. Durante la Segunda Guerra Mundial, la firma Reidel en Alemania diseñó y fabricó un motor bicilíndrico plano de dos tiempos como motores de arranque de motores a reacción para los motores a reacción Junkers Jumo 004, BMW 003 y Heinkel HeS 011.
Otros usos
El Maytag 'Modelo 72' Los motores bicilíndricos, producidos desde 1937 hasta algún momento entre 1952 y 1960, se utilizaron en diversas aplicaciones, incluidas las lavadoras de ropa.
Los generadores eléctricos que utilizan motores bicilíndricos planos fueron construidos por Norman Engineering Company entre 1932 y 1968 y por Douglas durante la Segunda Guerra Mundial. Enfield Industrial Engines (parte de Royal Enfield) produjo motores de gasolina de dos tiempos y dos cilindros planos durante la Segunda Guerra Mundial que se utilizaron para generadores y otros usos militares. Después de 1945, Enfield produjo motores diesel bicilíndricos planos, con aplicaciones que incluían uso agrícola y marítimo. Coventry Victor introdujo una versión diésel de su motor bicilíndrico plano de gasolina de 688 cc existente en 1932, y continuó produciendo motores diesel y gasolina de dos cilindros planos para una variedad de usos industriales y marinos en la década de 1950.
Los gemelos planos de dos tiempos se usaban a menudo como motores fuera de borda para barcos, ya que eran más suaves que los motores de un solo cilindro. En la década de 1940, fueron reemplazados en gran medida por motores de dos tiempos de dos cilindros en línea, que eran más fáciles de arrancar y ya no tenían una cantidad excesiva de vibraciones.
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