Sir Dugald Clerk (a veces escrito como Dugald Clark ) KBE , LLD FRS [1] (1854, Glasgow - 1932, Ewhurst , Surrey) fue un ingeniero escocés que diseñó el primer motor de dos tiempos exitoso del mundo [2] [3] en 1878 [4] y lo patentó en Inglaterra en 1881. Se graduó de la Universidad de Anderson en Glasgow (ahora la Universidad de Strathclyde ) y del Yorkshire College, Leeds (ahora la Universidad de Leeds ). Formó la firma de propiedad intelectual con George Croydon Marks , llamada Marks & Clerk . Fue nombrado caballero el 24 de agosto de 1917. [5]
Dugald Clerk nació en Glasgow el 31 de marzo de 1854, hijo de Donald Clerk, un maquinista , y su esposa, Martha Symington. Recibió clases particulares y luego fue aprendiz en la firma Messrs HO Robinson & Co en Glasgow. De 1871 a 1876 asistió al Anderson College en Glasgow para estudiar ingeniería y luego al Yorkshire College of Science en Leeds . En la Primera Guerra Mundial fue Director de Investigación de Ingeniería para el Almirantazgo. [6]
Se casó con Margaret Hanney en 1883.
Murió en Ewhurst, Surrey, el 12 de noviembre de 1932.
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Clerk comenzó a trabajar en sus propios diseños de motores en octubre de 1878, después de modificar un motor Brayton con una bujía. Los motores Brayton (llamados "Ready Motors" se fabricaron entre 1872 y 1876) y fueron uno de los primeros motores que utilizaron con éxito la compresión y quemaron combustible en el cilindro. Antes de esta época, los motores comerciales disponibles habían sido el motor Lenoir de 1860, un motor sin compresión que funcionaba en un ciclo de dos tiempos de doble efecto, pero pasaba la mitad de cada tiempo aspirando gas hacia el cilindro. El motor Hugon era una versión ligeramente mejorada, pero ambos eran bastante ineficientes (95 y 85 pies cúbicos de gas por HP hora respectivamente). El siguiente motor comercial disponible (de 1867) fue el Otto & Langen , un motor de pistón libre sin compresión, que utilizaba la presión atmosférica para la carrera de potencia y consumía aproximadamente la mitad del gas de los motores Lenoir y Hugon. Fue en mayo de 1876 cuando Otto desarrolló su motor utilizando el ciclo de cuatro tiempos de simple efecto con compresión en el cilindro. Clerk decidió desarrollar un motor que utilizara compresión, pero con el ciclo de dos tiempos, ya que podía ver las ventajas en términos de peso y suavidad de funcionamiento al tener el doble de tiempos de potencia.
"El experimento inicial de Clerk con un motor Brayton en 1878 lo llevó a realizar mejoras que finalmente resultarían en el desarrollo del ciclo de dos tiempos. El motor de Clerk usaba compresión y un novedoso sistema de encendido", uno de ellos se exhibió en julio de 1879. Sin embargo, no fue hasta fines de 1880 que logró producir el motor Clerk que funcionaba con el ciclo de dos tiempos, que se convirtió en el producto comercial. Clerk afirma: "El motor Clerk que se encuentra actualmente en el mercado fue el primero en lograr introducir la compresión de este tipo, combinada con el encendido en cada revolución; otros inventores, incluidos el Sr. Otto y los Sres. Crossley, habían hecho muchos intentos anteriormente, pero todos habían fracasado en la producción de un motor comercializable. Solo recientemente los Sres. Crossley han fabricado el motor Otto en su forma gemela y, por lo tanto, han logrado obtener impulso en cada giro".
Dugald Clerk fue el autor de tres libros completos que abarcan el desarrollo del motor de petróleo y gas desde sus inicios, e incluyen detalles de su propio trabajo en esta área. La primera edición se publicó en 1886, y las notas que aparecen aquí se han tomado de la séptima edición, [7] revisada y actualizada hasta 1896. En "Gas and Oil Engines", [7] Clerk hace referencia a las importantes patentes de motores de gas anteriores de Barnett en 1838 y Wright en 1833.
En 1878, Clerk adquirió un motor Brayton "Ready Motor" fabricado entre 1872 y 1876 por George Brayton en Filadelfia, Pensilvania, EE. UU. Clerk se preguntó si podría mejorar el rendimiento del motor. Pronto equipó el motor con una bujía y un sistema de combustible mejorado. Al principio, Clerk utilizó un cilindro para la compresión y el otro para la expansión. En un momento dado, se produjo una explosión que rompió el motor en dos partes. El motor fue reparado y exhibido en 1879. Más tarde, Clerk decidió abandonar el uso del cilindro de bombeo para la compresión y usarlo solo para transferir la mezcla de aire y combustible al cilindro de potencia.
El ciclo Otto fue patentado en 1876 y se reconoció inmediatamente que tenía un valor práctico significativo. [4] Clerk siguió rápidamente con su concepto de un motor de dos tiempos de 1880, que no infringiría la patente de Otto (al ser un motor de cuatro tiempos ). [4]
Clerk describe un motor Cambell que utiliza su ciclo de la siguiente manera: [7] "Tiene dos cilindros, respectivamente bomba y motor, accionados por manivelas colocadas en ángulos casi rectos entre sí, con la manivela de la bomba al frente. La bomba toma una carga de gas y aire, y el pistón del motor sobrepasa un puerto en el costado del cilindro en el extremo exterior de su carrera para descargar los gases de escape. Cuando la presión en el cilindro del motor ha caído a la atmósfera, la bomba fuerza su carga hacia la tapa trasera del cilindro del motor a través de una válvula de retención, desplazando antes que ella los productos de la combustión a través de un puerto de escape; el pistón del motor luego regresa, comprimiendo el contenido del cilindro en el espacio de compresión. Luego se dispara la carga y el pistón realiza su carrera de trabajo. Este es el ciclo Clerk".
El motor Clerk utiliza válvulas automáticas de tipo "poppet" para la entrada de aire y gas (una con asistencia de resorte, otra sin ella) y un puerto en el cilindro descubierto por el pistón para la válvula de escape. Las referencias a un motor Clerk con válvula de corredera pueden hacer referencia a los experimentos anteriores con un motor tipo Lenoir . El encendido se realiza mediante una llama externa, utilizando una modificación de un método que desarrolló en 1878.
La mayoría de los diseños de motores anteriores al motor Otto (y al motor Clerk), como los de de Rivaz , los hermanos Niépce , Jean Joseph Etienne Lenoir , Samuel Morey y otros, utilizaban motores de dos tiempos, que eran "naturales" en la época de la máquina de vapor . La contribución significativa de Clerk fue la introducción de la compresión al estilo Otto en el motor de dos tiempos, lo que actualizó su eficiencia (para la década de 1880). Varios fabricantes adoptaron el ciclo Clerk a corto plazo, aunque los aspectos comerciales como las patentes sobre el ciclo de cuatro tiempos fueron parte de esto. Muchos años después, el motor de dos tiempos para diésel de gran capacidad que utiliza un turbocompresor o sobrealimentador se ha vuelto común, por ejemplo, en barcos y locomotoras de ferrocarril. Con cigüeñales abiertos y las ventajas de una mayor relación potencia-peso, estos motores están estrechamente alineados con los conceptos de Dugald Clerk y el ciclo Clerk.
El motor de Clerk estaba formado por dos cilindros: uno de trabajo y otro adicional para cargar el cilindro, expulsando el gas de escape a través de un puerto descubierto por el pistón. Algunas fuentes consideran que este cilindro adicional fue el primer sobrealimentador del mundo [8] . El propio Clerk afirma que "no es una bomba de compresión y no está destinada a comprimir antes de introducirlos en el motor, sino simplemente a ejercer la fuerza suficiente para pasar los gases a través de la válvula de elevación hacia el cilindro del motor y allí desplazar los gases quemados, descargándolos en el tubo de escape". Por lo tanto, las fuentes lo reconocen en cambio como un "cilindro de bombeo", señalando que en realidad no comprimía la mezcla de combustible y aire, sino que simplemente movía la mezcla fresca al cilindro de trabajo para expulsar los gases quemados previamente. [3] [4]
El diseño original de Clerk no permitía la construcción de motores más pequeños, ya que requería el cilindro de bombeo adicional mencionado anteriormente para cada cilindro de trabajo. [2] [3] La simplificación crucial del concepto, que hizo posibles motores de dos tiempos pequeños pero potentes para los mercados masivos, fue patentada por Joseph Day [3] en 1894. [2]
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