Un motor plano es un motor de pistón donde los cilindros están ubicados a cada lado de un cigüeñal central . Los motores planos también se conocen como motores horizontalmente opuestos , sin embargo, esto es distinto del diseño de motor de pistones opuestos menos común , en el que cada cilindro tiene dos pistones que comparten una cámara de combustión central.
La configuración más común de motores planos es la configuración del motor bóxer, en la que los pistones de cada par de cilindros opuestos se mueven hacia adentro y hacia afuera al mismo tiempo. La otra configuración es efectivamente un motor en V con un ángulo de 180 grados entre las bancadas de cilindros; En esta configuración, cada par de cilindros comparte una sola muñequilla, de modo que cuando un pistón se mueve hacia adentro, el otro se mueve hacia afuera.
El primer motor plano (Benz Contramotor) fue construido en 1897 por Karl Benz . Los motores planos se han utilizado en aplicaciones de aviación, motocicletas y automóviles. Ahora son menos comunes en los automóviles que los motores en línea (para motores con menos de seis cilindros) y los motores en V (para motores con seis o más cilindros). Los motores planos son más comunes en los aviones, donde los motores rectos son una rareza y los motores en V casi han desaparecido excepto en los aviones históricos. Incluso han sustituido motores radiales en muchas instalaciones más pequeñas.
Las ventajas de los motores planos son su corta longitud, su bajo centro de masa y su idoneidad para la refrigeración por aire .
En comparación con los motores rectos más comunes , los motores planos tienen un mejor equilibrio primario (lo que resulta en menos vibración); [1] Sin embargo, las desventajas son el aumento de la anchura y la necesidad de tener dos culatas. En comparación con los motores V (el diseño más común para motores de seis cilindros o más), los motores planos tienen un centro de masa más bajo y un mejor equilibrio primario que los motores V6, aunque normalmente tienen un ancho mayor. [2]
Los usos más comunes de los motores planos son:
La mayoría de los motores planos utilizan una configuración "boxer", donde cada par de pistones opuestos se mueven hacia adentro y hacia afuera al mismo tiempo, algo así como los competidores de boxeo golpeando sus guantes antes de una pelea. [3] Los motores Boxer tienen bajas vibraciones, ya que son la única configuración común que no tiene fuerzas desequilibradas independientemente del número de cilindros. Por lo tanto, los motores bóxer no requieren un eje de equilibrio [4] ni contrapesos en el cigüeñal para equilibrar el peso de las piezas alternativas. Sin embargo, hay un par oscilante , ya que cada cilindro está ligeramente desplazado de su par opuesto, debido a la distancia entre las muñequillas a lo largo del cigüeñal. [3]
Una configuración alternativa para los motores bóxer es la de motor en V de 180 grados , que se ha utilizado en la mayoría de los motores bóxer de doce cilindros. En esta configuración, cada par de pistones comparte una muñequilla , en lugar de la configuración boxer donde cada pistón tiene su propia muñequilla.
En 1902, el monoplano Pearse (que más tarde se convertiría en uno de los primeros aviones en lograr el vuelo) estaba propulsado por un motor bicilíndrico. Entre los primeros aviones producidos comercialmente que utilizaron un motor plano se encuentra la gama de aviones Santos-Dumont Demoiselle de 1909 , que estaba propulsado por motores bóxer gemelos. [ cita necesaria ]
Se han producido varios motores bóxer de cuatro cilindros específicamente para aviones ligeros. Varios fabricantes produjeron motores de avión bóxer de seis durante las décadas de 1930 y 1940. [ cita necesaria ]
Durante la Segunda Guerra Mundial, los motores bóxer gemelos llamados "arranque Riedel" se utilizaron como motor de arranque/ APU mecánica para los primeros motores a reacción alemanes, como el Junkers Jumo 004 y el BMW 003 . Diseñados por Norbert Riedel , estos motores tienen una relación de carrera muy cuadrada de 2:1 para que puedan caber dentro del desviador de admisión, directamente delante del compresor de turbina. [ cita necesaria ]
Los motores planos ofrecen varias ventajas para las motocicletas, incluido un centro de masa bajo , baja vibración, idoneidad para transmisión por eje e incluso refrigeración de los cilindros (para motores refrigerados por aire). [5] [6] El diseño más común de motores planos para motocicletas es el boxer-twin, comenzando con el Fée de 1905 fabricado por Light Motors Company flat-twin, que fue la primera motocicleta de producción en utilizar un motor plano. [7] BMW Motorrad tiene una larga historia de motocicletas bóxer-twin, comenzando en 1923 con la BMW R32 [5]
Se han producido varias motocicletas con motores de cuatro cilindros, como la Zündapp K800 de 1938-1939 y la Honda Gold Wing de 1974-1987 . En 1987, el motor Honda Gold Wing se amplió a un diseño de seis cilindros en línea. [ cita necesaria ]
Cuando se utilizan en automóviles, las ventajas de los motores planos son un centro de masa bajo (lo que mejora el manejo del automóvil), [4] longitud corta, baja vibración y la idoneidad para la refrigeración por aire (debido a la superficie grande y bien expuesta del cilindro). cabezas y longitud corta). [8] Sin embargo, el mayor ancho de los motores planos (en comparación con los diseños en línea y en V más comunes) es un inconveniente, particularmente cuando el motor está ubicado entre las ruedas direccionales. [ cita necesaria ]
Varios fabricantes de automóviles utilizaron motores planos, en su mayoría con un diseño bóxer de cuatro cilindros, hasta finales de los años noventa. Desde entonces, sólo Porsche y Subaru siguen siendo fabricantes importantes de motores planos. [ cita necesaria ]
Debido a la corta longitud de los motores planos, ubicar un motor plano fuera de la distancia entre ejes del automóvil da como resultado un voladizo mínimo. [9] Por lo tanto, muchos automóviles con motores planos han utilizado un diseño de motor trasero y tracción trasera . Los ejemplos incluyen el BMW 600 (1957-1959) y el BMW 700 (1959-1965); el Tatra 97 de cuatro cilindros (1936-1939), el Volkswagen Beetle (1938-2003) y el Porsche 356 (1948-1965); y el Chevrolet Corvair de seis cilindros (1959-1969), el Porsche 911 (1963-presente) y el Tucker 48 (1947-1948).
El diseño opuesto, tracción delantera y motor delantero , también era común en los automóviles con motor plano. Los ejemplos incluyen el Citroën 2CV (1948–1990), Panhard Dyna X (1948–1954), Lancia Flavia (1961–1970), Citroën GS (1970–1986), Alfa Romeo Alfasud (1971–1989) y Subaru Leone (1971– 1994).
Subaru ha estado produciendo automóviles con un diseño de motor delantero y tracción en las cuatro ruedas propulsados por motores planos (principalmente motores bóxer de cuatro cilindros) desde 1971. Los ejemplos incluyen el Subaru Leone (1971-1994), Subaru Legacy (1989-presente) y Subaru Impreza (1992-presente). Los semiejes delanteros salen de un diferencial delantero que forma parte de la caja de cambios. Un eje de transmisión trasero conecta la caja de cambios con los semiejes traseros.
El diseño tradicional de motor delantero y tracción trasera es relativamente poco común en automóviles con motores planos; sin embargo, algunos ejemplos incluyen el Toyota 86 / Subaru BRZ (2012-presente), Jowett Javelin (1947-1953), Glas Isar (1958- 1965) y el Tatra 11 (1923-1927).
El primer motor plano fue producido en 1897 por el ingeniero alemán Karl Benz . [5] [10] Llamado motor kontra , era un diseño bóxer-twin. Los primeros usos de motores planos en automóviles incluyen el Phaeton boxer-twin Lanchester de 8 hp de 1900 , el Wilson-Pilcher boxer-four de 1901, [11] el Wilson-Pilcher 18/24 HP boxer-six de 1904 y el Ford Modelo A de 1903 , el Ford Modelo C de 1904 y Ford Modelo F de 1905 . [12]
En 1938, el Volkswagen Beetle (entonces llamado "KdF-Wagen") se lanzó al mercado con un motor bóxer de cuatro cilindros montado en la parte trasera. Este motor Volkswagen refrigerado por aire se fabricó durante muchos años y también se utilizó en el Volkswagen Tipo 2 (Transporter, Kombi o Microbus), en el deportivo Volkswagen Karmann Ghia y en el vehículo compacto Volkswagen Tipo 3 . En 1982 se introdujo una versión refrigerada por agua, conocida como Wasserboxer , que finalmente reemplazó a las versiones refrigeradas por aire.
La mayoría de los coches deportivos a lo largo de la historia de Porsche funcionan con motores planos, empezando por su primer coche; El Porsche 356 de 1948-1965 utilizó un motor bóxer de cuatro cilindros refrigerado por aire. También utilizaron motores bóxer de cuatro cilindros el Porsche 914 de 1969-1976 , el Porsche 912 de 1965-1969 y el Porsche Boxster/Cayman (982) de 2016 . El Porsche 911 ha utilizado exclusivamente motores bóxer de seis cilindros desde su lanzamiento en 1964 hasta la actualidad. En 1997, el Porsche 911 pasó de estar refrigerado por aire a estar refrigerado por agua.
Los motores Porsche de ocho cilindros se utilizaron en varios coches de carreras a lo largo de la década de 1960, como el Porsche 804 de Fórmula Uno de 1962 y el deportivo Porsche 908 de 1968-1971. Porsche también produjo un motor de doce cilindros para el deportivo Porsche 917 de 1969-1973.
Chevrolet utilizó un motor de 6 cilindros horizontalmente opuestos refrigerado por aire en su línea Corvair durante toda su producción de 1960 a 1969 en diversas aplicaciones y potencias, incluido uno de los primeros usos de un turbocompresor en un automóvil producido en masa.
El motor Subaru EA se introdujo en 1966 y dio inicio a la línea de motores bóxer de cuatro de Subaru que permanecen en producción hasta el día de hoy. [13] La mayoría de los modelos de Subaru están propulsados por un motor bóxer de cuatro cilindros, ya sea de aspiración natural o turboalimentado. Un anuncio impreso del cupé Subaru GL de 1973 se refería al motor como "cuadrozontal". [14] La empresa también produjo motores bóxer de seis cilindros de 1988 a 1996 y de 2001 a 2019. [15] En 2008, el motor Subaru EE se convirtió en el primer motor bóxer diésel para turismos del mundo. Este motor es un bóxer de cuatro turboalimentado con inyección de combustible common rail. [4] [16] [17] [18]
Ferrari utilizó motores planos de doce para varios coches de Fórmula Uno en la década de 1970. Se utilizó un motor plano de doce coches de carretera (que utiliza una configuración V12 de 180 grados) para el Ferrari Berlinetta Boxer de 1973-1984, el Ferrari Testarossa de 1984-1996 y sus derivados. [19]
Toyota usa la designación Toyota 4U-GSE para el motor bóxer de cuatro en las versiones con la insignia de Toyota de los gemelos Toyota 86 / Subaru BRZ , aunque el motor en realidad está diseñado y construido por Subaru como el motor Subaru FA20 . [3]
Fuente: Revista 'Subaru' - Edición extra Subaru 1000 (publicada el 20 de mayo de 1966)