Un motor V12 es un motor de pistones de doce cilindros en el que dos bancos de seis cilindros están dispuestos en 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 suave entrega de potencia , los motores V12 se encontraron en los primeros automóviles, barcos, aviones y tanques de lujo. Los motores V12 de avión 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 finales de los años 1960 y principios de los 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 y en algunos automóviles deportivos y de lujo europeos.
Cada bancada de un motor V12 funciona esencialmente como un motor de seis cilindros en línea , que por sí solo tiene un equilibrio perfecto entre motor primario y secundario . Un motor V12 de cuatro tiempos tiene un orden de encendido uniforme en ángulos en V de 60, 120 o 180 grados [1] Muchos motores V12 utilizan un ángulo en V de 60 grados entre los dos bancos de cilindros. [2] Se han producido motores V12 con otros ángulos en V, a veces utilizando muñequeras divididas para reducir las vibraciones desequilibradas. Las desventajas de los motores V12 incluyen costo adicional, complejidad, pérdidas por fricción y tamaño y peso externos, 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 los espacios 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 . A veces también se les llama motores 'boxer doce'; sin embargo, esta terminología es incorrecta para la mayoría de los motores V12 de 180 grados, ya que usan muñequillas compartidas y, por lo tanto, no están configurados como motores bóxer. [3]
En teoría, las partes giratorias de un motor de carreras V12 podrían ser más livianas que un motor V8 crossplane de cilindrada similar debido a que el motor V12 no requiere contrapesos en el cigüeñal ni tanta masa inercial 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 crossplane para lograr una sintonización de gases de escape pulsados. Sin embargo, el uso de motores V12 en el automovilismo es poco común en el siglo XXI.
Un motor V12 de 60 grados suele ser más estrecho 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 menor ancho, el V12 es común como locomotora, tanque blindado y motor marino. En estas aplicaciones, el ancho del motor está limitado por los estrechos espacios libres de las vías o el ancho de las calles , mientras que la longitud del vehículo es más flexible.
En los barcos de doble hélice, dos motores V12 pueden ser lo suficientemente estrechos como para sentarse uno al lado del otro, mientras que a veces se utilizan 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 históricos aviones de combate y bombarderos con motor de pistón, la configuración V12 larga y estrecha utilizada en aviones de alto rendimiento los hacía más aerodinámicos que otros motores, particularmente el motor radial corto y ancho .
El primer motor en V (un diseño V-twin) fue construido por Daimler en 1889, [4] luego, Antoinette construyó el primer motor V8 en 1903. A estos les siguió el primer motor V12 en 1904, construido por Putney. Motor Works en Londres para su uso en barcos de carreras. [5] Conocido como el motor "Craig-Dörwald" en honor a los socios fundadores de Putney, [6] 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 podía deslizar longitudinalmente para acoplar un segundo conjunto de levas , dando sincronización de válvulas que invertía la rotación del motor para lograr la propulsión en popa . [7] El motor tenía una cilindrada de 18,4 L (1120 pulgadas cúbicas), un peso de 430 kg (950 lb) y desarrollaba embarcaciones de carreras de 12 m (40 pies), pero se sabe poco de sus logros en carreras. [5]
En la temporada de regatas de lanchas a motor de 1909-1910 aparecieron dos V12 más. Lamb Boat & Engine Company en los Estados Unidos construyó un motor de 25,5 L (1559 pulgadas cúbicas) para el barco 'Lamb IV' de 10 m (32 pies) de la compañía. La Orleans Motor Company construyó un enorme motor V12 de cabeza plana de 56,8 L (3464 pulgadas cúbicas) con una potencia de salida citada como "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. [5]
Los grandes motores diésel V12 son habituales en los cruceros modernos, que pueden tener hasta seis de estos motores. [8] Un ejemplo de un motor marino V12 producido actualmente es el motor Wärtsilä 46F , donde la versión V12 tiene una cilindrada de 1.157 L (70.604 pulgadas cúbicas) y una potencia de 14.400 kW (19.300 hp). [9]
Renault introdujo el primer motor V12 para aviones con su modelo de 90 CV de 1912 . Este motor tenía un ángulo en V de 60 grados, refrigeración por aire y una disposición de válvulas de entrada sobre escape (cabeza F). La hélice era impulsada 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 cigüeñal, para mejorar la eficiencia de la hélice. [5] El motor Renault fue imitado fielmente por el RAF 4 y sus derivados, [ cita necesaria ] 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 pulgadas cúbicas), 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 motor de carreras 'Toodles V'. La versión de producción tenía una potencia 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. [5] Durante y después de la Primera Guerra Mundial, varias empresas de los Estados Unidos produjo el motor Liberty L-12 . En Austria, los grandes hidroaviones de la Fuerza Aérea Naval utilizaban los motores Austro Daimler V12 y producían hasta 257 kW (345 CV). Al final de la Primera Guerra Mundial, los V12 estaban bien establecidos en la aviación, impulsando algunos de los aviones de combate y bombarderos más nuevos y más grandes.
Después de la Primera Guerra Mundial, muchos Zepelines utilizaron motores V12 construidos por Maybach y Daimler . Los motores V12 impulsaron los primeros cruces transatlánticos de los hidroaviones Curtiss NC (con cuatro motores Liberty L-12), el primer cruce transatlántico sin escalas en un Vickers Vimy (con dos motores Rolls-Royce Eagle ) y el primer cruce transatlántico con un Dirigible en el dirigible clase R-34 (que utiliza cinco motores Sunbeam Maori ).
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 etapa final de evolución. Este rápido aumento en la producción de potencia se debió a tecnologías como los sobrealimentadores de varias 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 ligeras estructuras de los aviones de combate.
Las fuerzas aliadas utilizaron motores V12 con un diseño "vertical", 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 un piloto mejorado. Visibilidad para diseños monomotor. El único motor V12 invertido de diseño estadounidense de cualquier tipo que tuvo un servicio incluso limitado en la Segunda Guerra Mundial fue el Ranger V-770 refrigerado por aire , que se utilizó en aviones que sólo se utilizaban con fines de entrenamiento dentro de los Estados Unidos, como el Artillero Fairchild AT-21 .
El motor Rolls-Royce Merlin V12 se utilizó 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 desempeñaron un papel vital 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 estructuras de avión relativamente ligeras y frágiles.
En los Estados Unidos, el motor Rolls-Royce Merlin fue producido bajo licencia por Packard Motor Car Company, que se utilizó en el caza P-51 Mustang . Este motor también se incorporó en algunos modelos del Curtiss P-40, concretamente en el P-40F y el 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 utilizó en el P-38 Lightning , pero el sistema de turbocompresor requería conductos voluminosos y tenía un rendimiento deficiente a gran altitud. En 1943, comenzó a producirse una versión que utilizaba un sobrealimentador mecánico más convencional .
Después de la Segunda Guerra Mundial, los motores V12 quedaron generalmente obsoletos en los aviones debido a la introducción de motores turborreactores y turbohélices que tenían más potencia para su peso y menos complicaciones.
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 en coches deportivos y de lujo caros gracias a su potencia, funcionamiento suave y sonido distintivo.
Uno de los primeros usos registrados de los motores V12 en automóviles fue en octubre de 1913, cuando un coche de carreras hecho a medida compitió en el circuito de Brooklands, en el Reino Unido. El coche fue inscrito por Louis Coatalen , que era ingeniero jefe de Sunbeam Motor Car Company. Se llamó 'Toodles V' (por el apodo que Coatalen le dio a su esposa) y logró varios récords de velocidad en 1913 y 1914. [5] El motor V12 tenía una cilindrada de 9,0 L (549 pulgadas cúbicas), 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 bancada del motor constaba de dos bloques de tres cilindros cada uno. La holgura de las válvulas se ajustaba rectificando las piezas pertinentes, ya que el motor carecía de medios fáciles de ajuste. Esto reflejaba la intención de que el motor se utilizara posteriormente en aviones, ya que se debía evitar cualquier método de ajuste que pudiera fallar en vuelo. Tal como se construyó inicialmente, el V12 tenía una potencia de 150 kW (200 bhp) a 2400 rpm y pesaba aproximadamente 340 kg (750 lb).
Entre los primeros automóviles de producción que utilizaron un motor V12 se encontraban el Packard Twin Six de 1915 , [10] [11] el motor National V12 de 1915 [ cita requerida ] y el Weidely Pathfinder de 1917 ; [12] todos los cuales fueron construidos en los Estados Unidos.
A finales de la década de 1920, el número de marcas que ofrecían motores V12 para sus turismos 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 citaron como beneficios clave para los motores V12. [13] Los automóviles de gasolina producidos en las décadas de 1920 y 1930 tenían un octanaje más bajo , lo que llevaba a índices de rendimiento del motor más bajos, y rara vez se instalaban soportes de motor con aislamiento de vibraciones en los automóviles de pasajeros en la década de 1920 y principios de la de 1930. Agregar más cilindros al motor fue una de varias técnicas para aumentar el rendimiento.
Los turismos europeos con motores V12 fueron:
Los turismos estadounidenses con motores V12 eran:
Las dificultades económicas que causaron la Gran Depresión significaron que todos los fabricantes de automóviles estadounidenses, excepto Lincoln, habían interrumpido la producción de motores V12 a finales de la década de 1930. El propio Lincoln dejaría de producir V12 en 1948, y ningún fabricante de automóviles estadounidense ha fabricado motores V12 desde entonces. Las mejoras en el diseño del motor, es decir, 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.
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 con la producción limitada de automóviles de lujo con motores V12 de 1946 a 1948. Los fabricantes estadounidenses se centraron en mejorar continuamente los motores V8 y su rendimiento durante la década de 1950, lo que llevó a la primera "guerra de caballos" en la década de 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 fiables que los coches producidos por Ferrari. Su primer turismo, un gran turismo, fue el 350 GT con motor DOHC de 3,5 L (214 pulgadas cúbicas). Ambos fabricantes tienen una larga trayectoria en la producción de vehículos con motores V12, que continúa de forma ininterrumpida 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, cuyo tamaño era más barato de ampliar para obtener más potencia. [17]
En Europa, varios fabricantes agregaron motores V12 a su línea, como se detalla a continuación:
En los Estados Unidos, no se han fabricado motores V12 producidos en masa desde la década de 1940, y los fabricantes estadounidenses prefieren utilizar motores V8 de gran cilindrada.
Los fabricantes japoneses rara vez producen motores de gran cilindrada, por lo que los motores V12 son muy raros. El único motor V12 japonés es el motor Toyota GZ 1997-2016 , un diseño DOHC de 5,0 L (305 pulgadas cúbicas) que se utilizó en la limusina Toyota Century . [25] [26]
En China, la limusina Hongqi HQE 2009 , propulsada por un motor DOHC V12 de 6,0 L (366 pulgadas cúbicas), es el único automóvil chino que se produce con un motor V12. [ cita necesaria ] [27]
Los motores V12 se han utilizado a menudo en la Fórmula Uno, particularmente desde la temporada 1966 hasta la temporada 1969 . El primer motor V12 utilizado en la Fórmula Uno fue en el coche de carreras Honda RA271 de 1964 , y continuó hasta el coche 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 coche de carreras Ferrari 312 y se utilizó hasta el Ferrari 312B de 1975 , tras lo cual Ferrari cambió a un motor de doce cilindros planos. El motor de Maserati se introdujo en el Cooper T81 y se utilizó hasta el Cooper T86 de 1969 . El motor Weslake V12 se utilizó de 1966 a 1968 y se introdujo en el coche de carreras Eagle Mk1 . BRM produjo motores V12 desde el coche 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 utilizó hasta el Ligier JS9 de 1978 . En la década siguiente se utilizaron pocos motores V12, a excepción del Alfa Romeo V12 que fue utilizado primero 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 coche de carreras Ferrari 640 . Ferrari continuó usando motores V12 hasta que el Ferrari 412 T2 de 1995 se convirtió en el último auto 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 corrió hasta el McLaren MP4/7A de 1992 . El motor Yamaha OX99 se utilizó desde 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 CV (634 kW) a 15.800 rpm. [28]
En las carreras de prototipos de autos deportivos, el exitoso Audi R10 TDI 2006-2008 utilizó un motor diésel V12 biturbo. El Peugeot 908 HDi FAP , presentado en 2007, también utilizaba un motor diésel V12 biturbo.
Varios fabricantes de camiones han producido motores diésel V12 en distintas épocas. 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 al 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 pulgadas cúbicas) a 22,0 L (1343 pulgadas cúbicas) en 1976-2000, para sus camiones pesados: New Power, 810 y Giga.
Los camiones que utilizan motores de gasolina V12 son raros; sin embargo, se produjeron varios en los Estados Unidos desde la década de 1930 hasta la de 1970. En 1931, la estadounidense 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 (la producción continuó hasta 1970, ya que Seagrave compró el equipo para fabricar ellos mismos los motores Pierce Arrow). El motor V12 de gasolina GMC Twin Six de 11,5 L (702 pulgadas cúbicas) de 1960-1965 era básicamente el motor GMC 351 V6, duplicado, con cuatro tapas de balancines y cuatro colectores de escape. [29] La potencia máxima era de sólo 250 caballos de fuerza (186 kW). Sin embargo, el par máximo fue de 793 N⋅m (585 lb⋅ft).
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: [ cita necesaria ]
El V12 es una configuración de motor común para tanques y otros vehículos blindados de combate . Algunos ejemplos son:
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