Motor V12

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Motor Piston con 12 cilindros en configuración vee
1991 Porsche 3512 Fórmula Un motor

Un motor V12 es un motor de pistón de doce cilindros en el que dos bancos de seis cilindros están dispuestos en una configuración en V alrededor de un cigüeñal común. Los motores V12 son más comunes que los motores V10. Sin embargo, son menos comunes que los motores V8.

El primer motor V12 se construyó en 1904 para su uso en barcos de carreras. Debido a la naturaleza equilibrada del motor y la entrega suave de potencia, los motores V12 se encontraron en los primeros automóviles, barcos, aviones y tanques de lujo. Los motores V12 de los aviones alcanzaron su apogeo durante la Segunda Guerra Mundial, después de lo cual fueron reemplazados en su mayoría por motores a reacción. En las carreras de Fórmula Uno, los motores V12 eran comunes a fines de la década de 1960 y principios de la de 1990.

Las aplicaciones de los motores V12 en el siglo XXI han sido como motores marinos, en locomotoras ferroviarias, como motores estacionarios de gran potencia, así como en algunos automóviles deportivos y de lujo europeos.

Diseño

Equilibrio y suavidad

Cada banco de un motor V12 funciona esencialmente como un motor de seis cilindros en línea, que por sí mismo tiene un equilibrio perfecto entre el motor primario y el secundario. Al usar el ángulo en V correcto, un motor V12 puede tener un equilibrio perfecto. El orden de encendido uniforme para un motor V12 de cuatro tiempos tiene un intervalo de 60 grados, por lo tanto, un motor V12 puede estar perfectamente equilibrado solo si se usa un ángulo en V de 60 grados. Muchos motores V12 usan un ángulo en V de 60 grados entre los dos bancos de cilindros. Se han producido motores V12 con otros ángulos en V, a veces utilizando muñequillas divididas para reducir las vibraciones desequilibradas. Los inconvenientes de los motores V12 incluyen el costo adicional, la complejidad, las pérdidas por fricción y el tamaño y el peso externo, en comparación con los motores que contienen menos cilindros.

En un momento dado, tres de los cilindros de un motor V12 están en su carrera de potencia, lo que aumenta la suavidad de la entrega de potencia al eliminar las brechas entre los pulsos de potencia.

Un motor V12 con un ángulo en V de 180 grados a menudo se denomina motor de doce cilindros planos (o "bóxer doce"). Sin embargo, esta terminología es incorrecta para la mayoría de los motores V12 de 180 grados, ya que utilizan muñequillas compartidas y, por lo tanto, no están configurados como motores bóxer.

Teóricamente, las piezas giratorias de un motor de carreras V12 podrían ser más livianas que las de un motor V8 crossplane de cilindrada similar debido a que el motor V12 no requiere contrapesos en el cigüeñal ni tanta masa de inercia para el volante. Además, el sistema de escape de un motor V12 es mucho más simple de lo que sería necesario para un motor V8 de plano cruzado para lograr el ajuste de los gases de escape pulsados. Sin embargo, el uso de motores V12 en el automovilismo es poco común en el siglo XXI.

Tamaño y desplazamiento

Un motor V12 de 60 grados suele ser más angosto que un motor V6 o V8 de 90 grados de cilindrada similar. Sin embargo, el motor V12 suele ser más largo que los motores V6 y V8. La longitud adicional a menudo dificulta la instalación de un motor V12 en un automóvil de pasajeros, pero la longitud no suele ser un problema para camiones y aplicaciones estacionarias. Debido a su ancho más estrecho, el V12 es común como locomotora, tanque blindado y motores marinos. En estas aplicaciones, el ancho del motor está limitado por los estrechos espacios libres del ferrocarril o el ancho de las calles, mientras que la longitud del vehículo es más flexible.

En los barcos de dos hélices, dos motores V12 pueden ser lo suficientemente estrechos como para sentarse uno al lado del otro, mientras que a veces se usan tres motores V12 en configuraciones de tres hélices de alta velocidad. Los cruceros grandes y rápidos pueden tener seis o más motores V12. En los aviones de combate y bombarderos históricos con motor de pistón, la configuración V12 larga y angosta utilizada en los aviones de alto rendimiento los hizo más aerodinámicos que otros motores, particularmente el motor radial corto y ancho.

Uso en embarcaciones marinas

1904 Craig-Dörwald motor del barco de carreras
Dos motores marinos grandes

El primer motor V (un diseño V-twin) fue construido por Daimler en 1889, luego el primer motor V8 fue construido por Antoinette en 1903. Estos fueron seguidos por el primer motor V12 en 1904, que fue construido por Putney Motor Works en Londres para su uso en barcos de carreras. Conocido como el "Craig-Dörwald" Después de los socios fundadores de Putney, el motor V12 se basó en el motor de dos cilindros existente de Putney con un diseño de cabeza plana, un ángulo en V de 90 grados y un cárter de aluminio. Como en muchos motores marinos, el árbol de levas se puede deslizar longitudinalmente para acoplar un segundo juego de levas, lo que proporciona una sincronización de válvulas que invierte la rotación del motor para lograr la propulsión hacia atrás. El motor tenía una cilindrada de 18,4 L (1120 pulgadas cúbicas) y un peso de 430 kg (950 lb) y desarrolló barcos de carreras de 12 m (40 pies), pero se sabe poco de sus logros en las carreras.

Dos V12 más aparecieron en la temporada de carreras de botes a motor de 1909-1910. El barco del cordero & Engine Company en los Estados Unidos construyó un motor de 25,5 L (1559 cu in) para el 'Lamb IV' de 10 m (32 pies) de la compañía. bote. Orleans Motor Company construyó un enorme motor V12 de cabeza plana de 56,8 L (3464 pulgadas cúbicas) con una potencia de salida estimada en "casi 298 kW (400 bhp)". En 1914, Panhard construyó dos motores V12 de 38,6 L (2356 pulgadas cúbicas) con cuatro válvulas por cilindro, que fueron diseñados para su uso en barcos de carreras.

Los grandes motores diesel V12 son comunes en los cruceros modernos, que pueden tener hasta seis motores de este tipo. Un ejemplo de un motor marino V12 producido actualmente es el motor Wärtsilä 46F, donde la versión V12 tiene una cilindrada de 1157 L (70 604 cu in) y una potencia de salida de 14 400 kW (19 300 hp).

Uso en aviones

De 1900 a 1930

1917 Motor de avión Liberty L-12
Motor de avión Renault 12Dc, cerca de 1925

Cinco años después de que se introdujera el primer motor V12, Renault introdujo el primer motor V12 para aviones en 1909. Este motor tenía un ángulo en V de 60 grados, refrigeración por aire y una válvula de admisión sobre escape (F-head). Tenía una cilindrada de 12,2 L (740 cu in), un peso de 350 kg (772 lb) y producía 103 kW (138 hp) a 1.800 rpm. La hélice se impulsaba desde el extremo delantero del árbol de levas, lo que hacía girar la velocidad de la hélice a la mitad de la velocidad de una hélice típica impulsada por el cigüeñal, para mejorar la eficiencia de la hélice. El motor Renault fue imitado de cerca por el RAF 4 y sus derivados, que fue utilizado por varios aviones militares británicos durante la Primera Guerra Mundial. El motor RAF 4 tenía una cilindrada de 13,2 L (806 cu in), pesaba 289 kg (637 lb) y producía 104 kW (140 hp) a 1.800 rpm.

En marzo de 1914, se presentó en el Reino Unido una versión prototipo del motor Sunbeam Mohawk V12, basado en el 'Toodles V' motor de carreras de automovilismo. La versión de producción tenía una potencia nominal de 168 kW (225 hp) a 2000 rpm, lo que lo convertía en el motor de avión más potente de Gran Bretaña al estallar la Primera Guerra Mundial. Durante y después de la Primera Guerra Mundial, varias empresas de los Estados Unidos produjeron el Liberty Motor L-12. En Austria, los motores Austro Daimler V12 fueron utilizados por los grandes hidroaviones de la Fuerza Aérea Naval y produjeron hasta 257 kW (345 hp). Al final de la Primera Guerra Mundial, los V12 estaban bien establecidos en la aviación, y propulsaban algunos de los aviones de combate y bombarderos más nuevos y más grandes.

Después de la Primera Guerra Mundial, muchos zepelines usaron motores V12 construidos por Maybach y Daimler. Los motores V12 impulsaron las primeras travesías transatlánticas de los hidroaviones Curtiss NC (usando cuatro motores Liberty L-12), la primera travesía transatlántica sin escalas en un Vickers Vimy (usando dos motores Rolls-Royce Eagle) y la primera travesía transatlántica de un dirigible en el dirigible clase R-34 (usando cinco motores Sunbeam Maori).

1940 al presente

1946 Rolls-Royce Merlin motor de avión en un Avro York

Los motores V12 alcanzaron su apogeo durante la Segunda Guerra Mundial con motores como los británicos Rolls-Royce Merlin y Rolls-Royce Griffon, los soviéticos Klimov VK-107 y Mikulin AM-38, los estadounidenses Allison V-1710 y los alemanes Daimler-Benz DB 600 y Junkers Jumo. Estos motores generaban alrededor de 750 kW (1000 hp) al comienzo de la guerra y más de 1100 kW (1500 hp) en su última etapa de evolución. Este rápido aumento en la producción de energía se debió a tecnología como los supercargadores de múltiples velocidades y los combustibles de alto octanaje, y el diseño V12 se adoptó comúnmente debido a sus bajas vibraciones para que los potentes motores no destrozaran las estructuras ligeras de los aviones de combate.

Las fuerzas aliadas usaron motores V12 con un "vertical" diseño, mientras que muchos motores alemanes (aparte del BMW VI, que fue diseñado antes de la Segunda Guerra Mundial), utilizaron un diseño de motor invertido, que tenía un centro de gravedad más bajo y mejoró la visibilidad del piloto para diseños de un solo motor. El único motor V12 invertido de diseño estadounidense de cualquier tipo que vio incluso un servicio limitado en la Segunda Guerra Mundial fue el Ranger V-770 enfriado por aire, que se usó en aviones que solo se usaron con fines de entrenamiento dentro de los Estados Unidos, como el Artillero Fairchild AT-21.

El motor Rolls-Royce Merlin V12 se usó en varios aviones británicos, incluidos los cazas Hawker Hurricane y Supermarine Spitfire, y los bombarderos Avro Lancaster y de Havilland Mosquito. El Hurricane y el Spitfire jugaron papeles vitales en la Batalla de Gran Bretaña. La configuración larga y estrecha del V12 contribuyó a una buena aerodinámica, mientras que su suavidad permitió su uso con fuselajes relativamente ligeros y frágiles.

En los Estados Unidos, el motor Rolls-Royce Merlin fue producido bajo licencia por Packard Motor Car Company, que se usó en el caza P-51 Mustang. Este motor también se incorporó a algunos modelos del Curtiss P-40, concretamente al P-40F y al P-40L. Packard Merlins impulsó aviones Hurricane, Lancaster y Mosquito construidos en Canadá, así como el Spitfire Mark XVI construido en el Reino Unido, que por lo demás era el mismo que el Mark IX con su Merlin construido en Gran Bretaña. El Allison V-1710 fue el único motor V12 refrigerado por líquido diseñado en los Estados Unidos que se utilizó en servicio activo durante la Segunda Guerra Mundial. Inicialmente se usó en el P-38 Lightning, pero el sistema turbosobrealimentador requería conductos voluminosos y tenía un rendimiento deficiente a gran altitud. En 1943, comenzó la producción de una versión que usaba un sobrealimentador mecánico más convencional.

Después de la Segunda Guerra Mundial, los motores V12 se volvieron generalmente obsoletos en los aviones debido a la introducción de motores turborreactores y turbohélices que tenían más potencia para su peso y menos complicaciones.

Uso en automóviles

Pagani Zonda R
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En los automóviles, los motores V12 son menos comunes que los motores con menos cilindros, debido a su tamaño, complejidad y costo. Se han utilizado principalmente para automóviles deportivos y de lujo caros gracias a su potencia, funcionamiento suave y sonido distintivo.

Década de 1910

1916 Packard Motor Twin Six

Uno de los primeros usos registrados de motores V12 en automóviles fue en octubre de 1913, cuando un auto de carreras personalizado compitió en el circuito de Brooklands en el Reino Unido. El automóvil fue ingresado por Louis Coatalen, quien era ingeniero jefe de Sunbeam Motor Car Company. Se llamó 'Toodles V' (después del nombre cariñoso de Coatalen para su esposa) y logró varios récords de velocidad en 1913 y 1914. El motor V12 tenía una cilindrada de 9,0 L (549 cu in), un cárter de aluminio, cilindros de hierro con cámaras de combustión en forma de L, un tren de válvulas de leva en bloque y un ángulo en V de 60 grados. Cada banco del motor constaba de bloques de dos cilindros con tres cilindros cada uno. La holgura de las válvulas se ajustaba rectificando las piezas pertinentes, ya que el motor carecía de cualquier medio fácil de ajuste. Esto reflejaba la intención de que el motor se usara más tarde en aeronaves, ya que se debía evitar cualquier método de ajuste que pudiera fallar en vuelo. Tal como se construyó inicialmente, el V12 tenía una potencia nominal de 150 kW (200 bhp) a 2400 rpm y pesaba aproximadamente 340 kg (750 lb).

Entre los primeros automóviles de producción en utilizar un motor V12 se encuentran el Packard Twin Six de 1915, el motor V12 National de 1915 y el Weidely Pathfinder de 1917; todos los cuales fueron construidos en los Estados Unidos.

1920 a 1940

Motor Cadillac Serie 370A 1931

A fines de la década de 1920, la cantidad de marcas que ofrecían motores V12 para sus automóviles de pasajeros aumentó y alcanzó su punto máximo en la década de 1930. La falta de vibración y sonido, la suavidad inherente y el aumento de potencia se mencionaron como beneficios clave para los motores V12. La gasolina para automóviles producida en las décadas de 1920 y 1930 tenía un índice de octanaje más bajo, lo que conducía a índices de rendimiento del motor más bajos, y los soportes de motor con aislamiento de vibraciones rara vez se instalaban en los automóviles de pasajeros en los años 20 y principios de los 30. Agregar más cilindros al motor fue una de varias técnicas para aumentar el rendimiento.

Los turismos europeos con motores V12 fueron:

Los automóviles de pasajeros estadounidenses con motores V12 fueron:

Las dificultades económicas causadas por la Gran Depresión significaron que todos los fabricantes de automóviles estadounidenses, excepto Lincoln, descontinuaron la producción de motores V12 a fines de la década de 1930. Los propios Lincoln cesarían la producción de V12 en 1948, y desde entonces ningún fabricante de automóviles estadounidense ha construido motores V12. Las mejoras en el diseño del motor, a saber, la cámara de combustión, la forma del pistón, el sistema de suministro de combustible, etc., permitieron que los motores V8 más ligeros y económicos superaran en rendimiento a los motores V12.

1945 a 1960

1961 Ferrari Colombo motor en un Ferrari 250TR Spyder

Tras el final de la Segunda Guerra Mundial, la austeridad económica y los cambios de gusto en muchos países europeos provocaron la desaparición de los automóviles de lujo con motores V12 en las décadas de 1940 y 1950. Lincoln continuó la producción limitada de autos de lujo con motores V12 de 1946 a 1948. Los fabricantes estadounidenses se enfocaron en mejorar continuamente los motores V8 y su rendimiento durante la década de 1950, lo que condujo a la primera 'guerra de caballos de fuerza'. en los años 1960.

En Italia, Enzo Ferrari presentó su primer automóvil de pasajeros, el Ferrari 166 Inter, en 1948 y lo equipó con un motor Colombo V12 de 2,0 L (122 pulgadas cúbicas). Insatisfecho con la fiabilidad y la tosquedad de su Ferrari 250 GT, Ferruccio Lamborghini quiso desarrollar sus propios turismos que fueran más cultos y más fiables que los coches producidos por Ferrari. Su primer automóvil de pasajeros, un gran turismo, fue un 350 GT con motor DOHC de 3,5 L (214 pulgadas cúbicas). Ambos fabricantes tienen una larga historia en la producción de vehículos con motores V12, que continúa ininterrumpidamente hasta el día de hoy.

Cadillac experimentó con motores V12 en 1963 y 1964 como una posible opción de motor para su primer automóvil con tracción delantera, el Cadillac Eldorado. Sin embargo, Cadillac no estaba satisfecho con el rendimiento de su motor V12, ya que tenía poca ventaja sobre el V8 de gran cilindrada que era más barato de ampliar para obtener más potencia.

1970 al presente

1971–1975 Motor Jaguar V12
1991–1997 Mercedes-Benz M120 motor

En Europa, varios fabricantes agregaron motores V12 a su línea, como se indica a continuación:

En los Estados Unidos, no se han fabricado motores V12 de producción masiva desde la década de 1940, y los fabricantes estadounidenses prefieren usar motores V8 de gran cilindrada en su lugar.

Los fabricantes japoneses rara vez producen motores con grandes cilindradas, por lo que los motores V12 son muy raros. El único motor japonés V12 es el motor Toyota GZ de 1997-2016, un diseño DOHC de 5,0 L (305 pulgadas cúbicas) que se usó en la limusina Toyota Century.

En China, la limusina Hongqi HQE de 2009, propulsada por un motor DOHC V12 de 6 L (366 cu in), es el único automóvil chino producido con un motor V12.

Lista de motores V12 de producción

Automovilismo

1961 Ferrari 250 GT Drogo
1969 Ferrari 512S
1974 Matra-Simca MS670B

Los motores V12 se han utilizado con frecuencia en la Fórmula Uno, particularmente desde la temporada de 1966 hasta la temporada de 1969. El primer motor V12 utilizado en la Fórmula Uno fue en el auto de carreras Honda RA271 de 1964 y continuó hasta el auto de carreras Honda RA301 de 1968. En la temporada de 1966, los motores V12 se hicieron populares, con nuevos motores V12 de Ferrari, Maserati y Weslake. El motor de Ferrari debutó en el auto de carreras Ferrari 312 y se usó hasta el Ferrari 312B de 1975, después de lo cual Ferrari cambió a un motor de doce cilindros planos. El motor de Maserati se introdujo en el Cooper T81 y se usó hasta el Cooper T86 de 1969. El motor Weslake V12 se usó de 1966 a 1968 y se introdujo en el auto de carreras Eagle Mk1. BRM produjo motores V12 desde el auto de carreras BRM P133 de 1968 hasta el BRM P207 de 1977. El motor Matra Sports V12 se introdujo en el coche de carreras Matra MS11 de 1968 y se usó hasta el Ligier JS9 de 1978. Se utilizaron pocos motores V12 en la década siguiente, con la excepción del Alfa Romeo V12, que fue utilizado por primera vez por el Brabham BT48 de 1979 y luego por Alfa Romeo hasta el Alfa Romeo 182 de 1982.

El resurgimiento de los motores V12 en la Fórmula Uno comenzó en 1989, con la introducción del auto de carreras Ferrari 640. Ferrari continuó usando motores V12 hasta que el Ferrari 412 T2 de 1995 se convirtió en el último automóvil de Fórmula Uno en usar un motor V12. El motor Lamborghini LE3512 fue utilizado por varios equipos entre 1989 y 1993. El motor Honda RA122-E se utilizó por primera vez en el McLaren MP4/6 de 1991 y se corrió hasta el McLaren MP4/7A de 1992. El motor Yamaha OX99 se utilizó en el Brabham BT59 de 1990 hasta el Brabham BT60 de 1992. El motor V12 de aspiración natural más potente utilizado en la Fórmula Uno fue el Tipo 043, utilizado por Ferrari en 1994, que producía 850 hp (634 kW) a 15 800 rpm.

En las carreras de prototipos de autos deportivos, el exitoso Audi R10 TDI 2006-2008 usó un motor diesel V12 biturbo. El Peugeot 908 HDi FAP, presentado en 2007, también utilizaba un motor diesel V12 biturbo.

Uso en camiones

1961 GMC Motor Twin Six

Varios fabricantes de camiones han producido motores diésel V12 en distintos momentos. Por ejemplo, el Tatra T813 de 1967 a 1982, construido en Checoslovaquia, usaba un motor diésel V12 de aspiración natural de 17,6 L (1074 pulgadas cúbicas), y el Tatra T815 de 1983 hasta el presente está disponible con un motor diésel V12 de 19,0 L (1159 pulgadas cúbicas). tanto en forma de aspiración natural como turboalimentada. En los Estados Unidos, se produjeron versiones V12 del Detroit Diesel Serie 71 de 1938-1995, el Detroit Diesel Serie 149 de 1967-1999 y el Detroit Diesel Serie 92 de 1974-1995. En Japón, Isuzu produjo motores diésel V12 de aspiración natural de 14,0 L (854 cu in) a 22,0 L (1343 cu in) entre 1976 y 2000, para sus camiones pesados: New Power, 810 y Giga.

Los camiones que usan motores de gasolina V12 son raros, sin embargo, varios se produjeron en los Estados Unidos desde la década de 1930 hasta la década de 1970. En 1931, American La France comenzó a producir camiones de bomberos con motores de gasolina V12 basados en el motor Lycoming BB. En 1935, el motor V12 utilizado por el automóvil de lujo Pierce Arrow se instaló en camiones de bomberos construidos por Seagrave (y la producción continuó hasta 1970, ya que Seagrave compró el equipo para fabricar los motores Pierce Arrow). El motor V12 de gasolina GMC Twin Six de 1960-1965 de 11,5 L (702 cu in) era básicamente el motor V6 GMC 351, duplicado, con cuatro tapas de balancines y cuatro colectores de escape. La potencia máxima fue de solo 250 hp (186 kW). Sin embargo, el par máximo fue de 793 N⋅m (585 lb⋅ft).

Uso en locomotoras de ferrocarril

Muchas locomotoras diésel utilizan motores V12. Los ejemplos incluyen el motor EMD 12-710 de 2,39 MW (3200 hp) y el motor GEVO-12 de 3,28 MW (4400 hp) (utilizado en las locomotoras norteamericanas GE ES44AC).

Los motores V12 utilizados en locomotoras ferroviarias incluyen:

FabricantesTipoBoreStrokeDesplazamiento del motorrpmKWkg
MTUR43170 mm (6,7 in)195 mm (7,7 in)53,113 cc (53.113 L)180024006000
MTU2000130 mm (5.1 in)150 mm (5,9 pulgadas)23.892 cc (23.892 L)18006003000
EMD710230.1875 mm (9,1 in)279,4 mm (1,0 en)139.500 cc (139,5 l)9502500
GE7FDL228,6 mm (9,0 in)266,7 mm (10,5 in)131.355 cc (131.355 L)10502400
CumminsQs170 mm (6,7 in)190 mm (7,5 pulgadas)51.751 cc (51.751 L)18002200
HOMBRE2842128 mm (5.0 en)145 mm (5,7 pulgadas)22.390 cc (22.39 L)2800580
CAT3512170 mm (6,7 in)215 mm (8,5 in)58.560 cc (58.56 L)18001500
Perkins
Wartsila200

Uso en vehículos blindados de combate

1943 Chrysler A65 prototipo de motor tanque

El V12 es una configuración de motor común para tanques y otros vehículos blindados de combate. Algunos ejemplos son: