Un motor bicilíndrico es un motor de combustión interna de dos cilindros con los cilindros en lados opuestos del cigüeñal. El tipo más común de motor bicilíndrico es el motor bicilíndrico bóxer , en el que ambos pistones se mueven hacia adentro y hacia afuera al mismo tiempo.
El diseño bicilíndrico fue patentado por Karl Benz en 1896 y el primer motor bicilíndrico de producción se utilizó en el automóvil Lanchester Phaeton de 8 hp lanzado en 1900. El motor bicilíndrico se usó en varios otros automóviles desde entonces, sin embargo, es más común. el uso es en motocicletas; Los primeros modelos orientaron los cilindros en línea con el marco, sin embargo, los modelos posteriores cambiaron a que los cilindros fueran perpendiculares al marco para proporcionar un enfriamiento uniforme en ambos cilindros.
Los motores bicilíndricos también se utilizaron en varios aviones hasta la década de 1930 y en diversas aplicaciones estacionarias desde la década de 1930 hasta la de 1960.
El fabricante australiano de cortacésped Victa también produjo un cortacésped de empuje con motor bicilíndrico plano entre agosto de 1975 y 1980, denominado "Twin 500" y más tarde "Supreme". Estos motores fueron fabricados en Canadá. Son muy buscados ya que solo se produjeron pequeñas cantidades, probablemente debido a problemas relacionados con el encendido y el combustible en los primeros modelos. En el Supreme (el modelo posterior), todos estos problemas se solucionaron con un pistón con cúpula trasera, mezcladores del cárter y un sistema de encendido refinado [ cita requerida ] .
La mayoría de los motores bicilíndricos planos utilizan una configuración bóxer para el cigüeñal y, por lo tanto, se denominan motores "gemelos bóxer". En un motor bicilíndrico bóxer, el cigüeñal de 180° mueve los pistones en sincronía entre sí, por lo que las fuerzas generadas por un pistón son anuladas por el otro, lo que da como resultado un excelente equilibrio primario. El orden de disparo uniformemente espaciado también ayuda a reducir la vibración. Sin embargo, las fuerzas iguales y opuestas en un motor bicilíndrico bóxer generan un par oscilante , debido a la distancia de compensación entre los pistones a lo largo del cigüeñal. [1] : 27
Un sistema de encendido comúnmente utilizado es la chispa desperdiciada , [2] que es un sistema de encendido simple que utiliza una bobina de doble extremo que enciende ambas bujías en cada revolución (es decir, durante las carreras de compresión y de escape). Este sistema no tiene distribuidor y requiere solo un interruptor de contacto y una bobina para el motor. [3]
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°) suele solucionarse mediante un respiradero del cárter. [4]
El motor bicilíndrico bóxer Citroën 2CV aprovechaba este efecto de bombeo para mantener un vacío parcial en el interior del cárter, con el fin de reducir las fugas de aceite en caso de mal funcionamiento de un retén. Esto se logró mediante el uso de una válvula unidireccional (una aleta de cuero o goma sobre un orificio en el cárter), para dejar que el aire escape del cárter pero no entre. [5]
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Los inicios del motor bicilíndrico se remontan a 1896, cuando Karl Benz obtuvo una patente para el diseño. Un año más tarde, su empresa Benz & Cie presentó el primer motor bicilíndrico, un diseño bóxer llamado "contramotor". [6]
En 1900, The Lanchester Engine Company comenzó la producción del Phaeton Lanchester de 8 hp , que utilizaba un motor bicilíndrico. [7] [8] Este motor tenía un diseño inusual de dos cigüeñales contrarrotativos, con cada pistón unido a su cigüeñal mediante una biela gruesa. [7] 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. [7] [8] 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. [7] Lanchester utilizó este diseño de motor hasta 1904. [8]
Otros usos tempranos de los motores bicilíndricos fueron el Ford Modelo A de 1903-04 , el Ford Modelo C de 1904-1905 y el Ford Modelo F de 1905-1906 . [9] [10] : 38–44 y varios modelos de Jowett Cars de 1910 a 1937. [11] [12] : 188–189
El Citroën 2CV , producido entre 1948 y 1990, fue uno de los primeros coches de tracción delantera que utilizó un motor bóxer. El 2CV estaba propulsado por un motor bicilíndrico bóxer refrigerado por aire. También en 1948, se lanzó el Panhard Dyna X con tracción delantera y un motor bicilíndrico bóxer refrigerado por aire. Otros automóviles que siguieron a la Segunda Guerra Mundial y utilizaron motores bóxer bicilíndricos fueron la furgoneta Jowett Bradford de 1945-1954 , [12] : 373 , el DAF Daffodil de 1961-1976, el Toyota Publica de 1961-1978 , el 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 bóxer bicilíndricos 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 bóxer bicilíndrico refrigerado por agua (motor Enertron) desarrollado internamente y el bóxer cuatro refrigerado por aire de Volkswagen en varios modelos entre 1988 y 1994.
El motor Toyota U era un motor bicilíndrico refrigerado por aire producido entre 1961 y 1976. Introducido en el automóvil subcompacto Toyota Publica , el motor U también se utilizó en el vehículo comercial pequeño Toyota MiniAce y en el automóvil deportivo Toyota Sports 800 .
Los beneficios de utilizar un motor bicilíndrico montado con el cigüeñal perpendicular al bastidor (por lo tanto, los cilindros están alineados con el bastidor) son un centro de gravedad bajo [13] y que un sistema de transmisión por correa o por cadena puede utilizarse para transmitir la tracción a la rueda trasera. [13] [14] Sin embargo, las desventajas son la distribución desigual del calor (el cilindro delantero está más enfriado que el cilindro trasero) [13] [14] y a menudo se requiere una distancia entre ejes más larga debido a la longitud del motor. [13]
El primer motor de motocicleta bicilíndrico fue construido en 1905 por Light Motors Company en el Reino Unido. Originalmente llamado Fée (rebautizado como "Fairy" poco después de su introducción), [15] fue diseñado como un "sistema de motor de bicicleta" que transmitía potencia a una polea en la rueda trasera a través de una cadena. [16] La fabricación del Fairy pasó a manos de Douglas Engineering Company , uno de los proveedores de Light Motors, cuando Light Motors Company cerró en 1907. [1] : 218–219 Más tarde, en 1907, Douglas cambió la transmisión de la cadena. y diseño de polea a un sistema de transmisión por correa impulsado directamente desde el motor. [17] Los desarrollos posteriores de la motocicleta Douglas se fabricaron con los cilindros alineados con el bastidor hasta la Segunda Guerra Mundial. [1] : 51
Otras primeras motocicletas bicilíndricas utilizaban un diseño similar, con los cilindros alineados a lo largo del bastidor y, por lo tanto, con el cigüeñal transversal al bastidor. [ cita necesaria ]
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, [18] que planteaba 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, aunque 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 usado por Douglas Fairy), [19] o una caja de cambios ubicada encima del motor, [13] [20] aunque en algunos casos los cilindros eran lo suficientemente cortos como para usar la caja de cambios. en la ubicación tradicional detrás del motor. [21]
En 1916, la mayoría de las motocicletas bicilíndricas todavía utilizaban 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), 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. [22] [14] [1] : 26 [23]
El principal beneficio de montar un motor bicilíndrico con el cigüeñal alineado con el bastidor (por lo tanto, los cilindros colocados lateralmente en el bastidor) es que un motor enfriado por aire recibe la misma cantidad de enfriamiento para cada cilindro. [1] : 26–27 [13] La Harley-Davidson XA , que utilizaba un motor bicilíndrico con los cilindros a lo largo del bastidor, mantenía una temperatura del aceite 100 °F (56 °C) más fría que una Harley-Davidson WLA con un V-twin con los cilindros alineados con el bastidor. [24] Un beneficio adicional es que los cilindros brindan protección al ciclista en caso de colisión o caída, y mantienen sus pies calientes en climas fríos. [13] [1] : 27 Las desventajas son que el motor no se puede montar tan cerca del suelo (de lo contrario, los cilindros pueden raspar el suelo durante las curvas) [25] y que expone los cilindros y las tapas de válvulas al peligro de colisión. daño. [13] [1] : 27
El montaje longitudinal también significa que la reacción del par girará la motocicleta hacia un lado (como en caso de 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 alternadores en la dirección opuesta a la del cigüeñal. [26] [27]
Una de las primeras motocicletas con un motor bicilíndrico montado longitudinalmente fue la ABC de 1916 , que se fabricó en el Reino Unido. [22] 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. [1] : 10 La primera motocicleta de BMW, la BMW R 32 de 1923 , fue otro ejemplo temprano de un motor bicilíndrico montado longitudinalmente, aunque en este caso la potencia se transmitía a la rueda trasera a través de un eje de transmisión. [1] : 26
Con el tiempo, el montaje longitudinal se volvió más común en los motores bicilíndricos. BMW tiene una larga historia de motocicletas con motor bicilíndrico, [1] : 26–32 [28] al igual que Ural (Rusia) y Dnepr (Ucrania).
En 1902, el monoplano Pearse (que más tarde 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. [29] [30] [31] Este motor utilizó el diseño inusual de un solo pasador de cigüeñal compartido y pistones de doble acción. [32] [33] En 1908, la empresa francesa Dutheil-Chalmers comenzó la producción de motores de avión bicilíndricos, que utilizaban dos cigüeñales contrarrotativos. [34] [35] El motor Dutheil-Chlamers fue utilizado por el avión experimental Santos-Dumont Demoiselle No. 20 de 1907 , y versiones posteriores de este avión se produjeron con motores bicilíndricos planos de Darracq y Clément-Bayard .
La mayoría de los aviones con motor de pistón utilizaban más de dos cilindros; sin embargo, otros motores de avión bicilíndricos de las décadas de 1920 y 1930 incluyen el Aeronca E-107 y el Aeronca E-113 estadounidenses, el Bristol Cherub británico y el Praga B2 checoslovaco . El HKS 700E es un bimotor plano refrigerado por aceite para aviones ultraligeros que actualmente está disponible [ ¿ cuándo? ] en producción. [36]
En aviones más grandes, se han utilizado motores bicilíndricos en unidades de potencia auxiliar (APU). Un ejemplo notable fue el de ABC Motors en las décadas de 1920 y 1930. [37] Durante la Segunda Guerra Mundial, la empresa Riedel en Alemania diseñó y fabricó un motor bicilíndrico plano de dos tiempos como motor de arranque para los motores a reacción Junkers Jumo 004, BMW 003 y Heinkel HeS 011 [38] [39]
Los motores bicilíndricos planos Maytag 'Modelo 72', producidos desde 1937 hasta algún momento entre 1952 y 1960, se utilizaron en diversas aplicaciones, incluidas lavadoras de ropa. [40] [41] [42] [43] [44]
Los generadores eléctricos que utilizan motores bicilíndricos fueron construidos por Norman Engineering Company de 1932 a 1968 y por Douglas durante la Segunda Guerra Mundial. [45] Enfield Industrial Engines (parte de Royal Enfield ) produjo motores de gasolina de dos tiempos y planos durante la Segunda Guerra Mundial que se utilizaron para generadores y otros usos militares. Después de 1945, Enfield produjo motores diésel de dos cilindros planos, con aplicaciones que incluían uso agrícola y marino. Coventry Victor introdujo una versión diésel de su bicilíndrico plano de gasolina de 688 cc existente en 1932, y pasó a producir motores diésel y de gasolina bicilíndricos para una variedad de usos industriales y marinos hasta la década de 1950. [46] : 111
Los motores bicilíndricos de dos tiempos se utilizaban a menudo como motores fuera de borda para embarcaciones, [ ¿cuándo? ] ya que eran más suaves que los motores monocilíndricos. En la década de 1940, fueron reemplazados en gran medida por motores bicilíndricos de dos tiempos, que eran más fáciles de arrancar y ya no tenían excesivas vibraciones. [47]
Una manivela vivía encima de la otra y cada pistón tenía tres bielas: dos exteriores ligeras y una central más pesada.
Las varillas ligeras iban a una manivela, las pesadas a la otra y los dos ejes giraban en sentido contrario.
Al igual que los primeros Douglas, el Modelo O tenía su motor colocado en el bastidor con los cilindros mirando hacia adelante y hacia atrás, en lugar de sobresalir a cada lado...
Al construir la Sport Twin, Harley tomó la iniciativa de Douglas al orientar los cilindros en línea con el bastidor.
Mecánicamente, las grandes aletas de refrigeración sobresalían con la brisa, manteniendo la temperatura del aceite del XA 100 grados más fría que la de una Harley 45 estándar.
Sin embargo, esto crea algunos problemas para el desarrollo longitudinal de la moto porque los cilindros bóxer deben colocarse a gran altura del suelo para evitar que rocen el suelo cuando se inclinan en las curvas.
Aunque el Valkyrie también tiene un cigüeñal longitudinal, esta reacción de par se ha eliminado haciendo que algunos de los componentes, como el alternador, giren en la dirección opuesta al motor.
Al disponer el resto de los componentes internos del motor para que giren en dirección opuesta al cigüeñal, sus fuerzas se anulan sin tener que recurrir al peso, la complejidad y la fricción asociados con dos cigüeñales.
Ambos conferenciantes discutieron las pretensiones del motor auxiliar para suministrar energía de servicio.
Este es un ejemplo británico muy conocido: el gemelo plano ABC.
El procedimiento de arranque es el siguiente: El motor de arranque se ceba cerrando el interruptor de cebado eléctrico, luego se enciende el encendido del turborreactor y el encendido y el motor de arranque eléctrico del
motor Riedel
(este motor también se puede arrancar manualmente tirando de un cable).
Una vez que la unidad Riedel ha alcanzado una velocidad de aproximadamente 300 rpm, engrana automáticamente el eje del compresor del turborreactor.
Aproximadamente a 800 rpm del motor de arranque, se enciende la bomba de combustible de arranque y a 1200 rpm se enciende el combustible principal (J-2).
El motor de arranque se mantiene activado hasta que el turborreactor alcanza 2.000 rpm, momento en el que se apagan el motor de arranque y el combustible de arranque, y el turborreactor acelera rápidamente hasta la velocidad nominal de 9.500 rpm con el combustible J-2.
La gemela, o 72 como se la conocía comúnmente, se usaba principalmente como fuente de energía para las lavadoras Maytag.
Incluso a principios de los años 30, algunas marcas de lavadoras se operaban manualmente;
por lo tanto, una fuente de energía disponible como el gemelo tuvo una gran influencia en los hábitos de trabajo de los estadounidenses.
A menudo equipados con un pedal de arranque, los motores Maytag estaban disponibles en formatos monocilíndrico y bicilíndrico opuesto.
