Un motor bicilíndrico en línea , también conocido como bicilíndrico vertical o bicilíndrico en paralelo , es un motor de pistones de dos cilindros cuyos cilindros están dispuestos en línea a lo largo de un cigüeñal común.
Los motores bicilíndricos en línea se utilizan principalmente en motocicletas; otros usos incluyen automóviles, embarcaciones, motos de nieve, motos de agua , vehículos todo terreno, tractores y aviones ultraligeros.
Se han utilizado varias configuraciones diferentes de cigüeñal para motores bicilíndricos en línea, siendo las más comunes 360 grados, 180 grados y 270 grados.
El diseño de dos cilindros en línea también se conoce como "dos cilindros en paralelo", "dos cilindros verticales" y "dos cilindros en línea". [1] Algunos de estos términos originalmente tenían significados específicos relacionados con el ángulo del cigüeñal o la orientación del motor; sin embargo, a menudo también se usan indistintamente. [1] [2]
En el Reino Unido, el término "bicicleta paralela" se utiliza tradicionalmente para los motores con un ángulo de cigüeñal de 360 grados, ya que los dos pistones están en la misma dirección (es decir, paralelos entre sí). [ cita requerida ] "Bicilíndrico vertical" se utilizaba para describir los motores con un ángulo de cigüeñal de 180 grados, [ cita requerida ] lo que hace que los pistones se desplacen en direcciones opuestas. Los términos "bicicleta recta" y "bicicleta en línea" se utilizaban de forma más genérica para cualquier ángulo de cigüeñal.
En el caso de las motocicletas, el término "bicicleta en línea" se refiere a veces a una orientación longitudinal del motor (es decir, con el cigüeñal en línea con el chasis) [3] [4] o a un motor en U ( bicicleta en tándem ) en el que los cilindros están dispuestos longitudinalmente en el chasis (aunque los dos cigüeñales están en realidad orientados transversalmente). [5]
En comparación con los motores V-twin y los motores flat-twin , los motores de dos cilindros en línea son más compactos, tienen un diseño más simple y son más económicos de producir. [6] Los motores de dos cilindros en línea pueden ser propensos a la vibración, ya sea por el intervalo de encendido irregular presente en los motores con cigüeñal de 180° o por la gran masa reciprocante no contrarrestada en los motores con cigüeñal de 360°. Los motores de dos cilindros en línea también sufren más reacciones de torsión y vibración. [7]
Las configuraciones de cigüeñal más comunes para motores bicilíndricos rectos son 360 grados, 180 grados y 270 grados. [8] [9] [10]
En un motor con un cigüeñal de 360 grados, ambos pistones se mueven hacia arriba y hacia abajo al mismo tiempo. Sin embargo, el intervalo de encendido está desfasado entre los cilindros, ya que uno de los cilindros se enciende durante la primera rotación del cigüeñal y luego el otro cilindro en la siguiente rotación. Esta configuración da como resultado un intervalo de encendido uniforme de 360 grados, a diferencia de otras configuraciones de cigüeñal en motores bicilíndricos en línea. Los motores de 360 grados pueden utilizar un solo sistema de encendido para ambos cilindros, utilizando un sistema de chispa desperdiciada .
El equilibrio primario imperfecto es el de un motor monocilíndrico de masa reciprocante equivalente. Los primeros motores intentaron reducir la vibración mediante contrapesos en el cigüeñal; sin embargo, los métodos posteriores también incluyeron ejes de equilibrio y una biela con peso independiente. En comparación con un motor monocilíndrico, el intervalo de encendido más frecuente (360 grados en comparación con 720 grados) da como resultado características de funcionamiento más suaves, a pesar del desequilibrio dinámico similar.
A partir de la década de 1930, la mayoría de los motores de motocicletas británicas de dos cilindros en línea de cuatro tiempos usaban un cigüeñal de 360 grados, [11] ya que esto evitaba la pulsación de admisión desigual de otras configuraciones, evitando así la necesidad de carburadores gemelos. En la década de 1960, aunque las motocicletas japonesas cambiaron principalmente a cigüeñales de 180 grados para motores de 250 a 500 cc, varios motores más pequeños y más grandes continuaron usando un cigüeñal de 360 grados. La vibración era un problema menor para los motores más pequeños, como la Honda CB92 de 1965 y la Honda CM185 de 1979. Los motores más grandes, como la Yamaha XS 650 de 1969 y la Yamaha TX750 de 1972 , a menudo usaban ejes de equilibrio para reducir la vibración. [12] Los motores Honda CB250N/CB400N de 1978-1984 también usaban un cigüeñal de 360 grados, al igual que la Yamaha XTZ750 Super Ténéré de 1989. Las motocicletas bicilíndricas en paralelo de la serie F de BMW de 2008 también usan cigüeñales de 360 grados, con una tercera biela "vestigial" (que actúa como contrapeso) y un límite de revoluciones de 9000 rpm para reducir las vibraciones. [13] En 2009, Fiat lanzó los motores bicilíndricos en línea Multiair para automóviles que usan un cigüeñal de 360 grados que se basa en ejes de equilibrio para reducir las vibraciones.
En un motor con un cigüeñal de 180 grados, un pistón sube mientras el otro baja. En un motor de cuatro tiempos, el intervalo de encendido es desigual: el segundo cilindro se enciende 180 grados después del primero, seguido de un intervalo de 540 grados hasta que el primer cilindro se enciende de nuevo. El intervalo de encendido desigual provoca vibraciones y da como resultado una entrega de potencia "irregular". Un motor de 180° también requiere un sistema de encendido independiente para cada cilindro.
Es posible lograr un equilibrio primario perfecto con un motor bicilíndrico en línea de 180 grados; sin embargo, el diseño crea un par oscilante que requiere el uso de un eje de equilibrio para reducir la vibración. Un motor bicilíndrico en línea de 180 grados tiene un desequilibrio secundario (similar a un motor de cuatro cilindros en línea); sin embargo, la menor masa reciprocante significa que esto a menudo no requiere tratamiento.
Un motor con cigüeñal de 180° sufre menos pérdidas de bombeo que un motor bicilíndrico de 360°, porque el desplazamiento del cárter permanece relativamente inalterado a medida que los pistones se mueven.
En la década de 1960, los fabricantes de motocicletas japoneses favorecieron el uso de cigüeñales de 180 grados, ya que la mayor suavidad permitía mayores rpm y, por lo tanto, mayores potencias de salida. Por ejemplo, el motor Honda CB450 de 1966 con cigüeñal de 180 grados tiene una potencia de salida similar a los motores británicos contemporáneos con cigüeñal de 360 grados, a pesar de tener una cilindrada menor de 450 cc en comparación con 650 cc. [14] [15] [16] Tanto la Yamaha TX500 de 1973 como la Suzuki GS400 de 1977 tenían un cigüeñal de 180 grados y un eje de equilibrio. Desde 1993, la mayoría de los motores de motocicletas Honda de dos cilindros en línea utilizan cigüeñales de 180 grados.
Los motores de dos tiempos suelen utilizar un cigüeñal de 180 grados, ya que esto da como resultado dos tiempos de potencia espaciados uniformemente por revolución. La frecuencia fundamental de vibración es el doble de la de un motor monocilíndrico equivalente; sin embargo, la amplitud se reduce a la mitad. [17] Los motores de dos tiempos que no utilizan un cigüeñal de 180 grados incluyen el Yankee de 1972 .
En un motor con un cigüeñal de 270 grados, un pistón sigue tres cuartos de una rotación detrás del otro. Esto da como resultado un intervalo de encendido desigual donde el segundo cilindro se enciende 270 grados después del primero, seguido de un espacio de 450 grados hasta que el primer cilindro se enciende nuevamente. Este es el mismo patrón que un motor V-twin de 90 grados , y ambas configuraciones tienen un sonido de escape "pulsante" similar como resultado. Los pistones en un motor de dos cilindros en línea de 270 grados nunca están estacionarios al mismo tiempo (como en un motor V-twin de 90 grados), lo que reduce el intercambio de momento neto entre el cigüeñal y los pistones durante una rotación completa.
En un motor bicilíndrico en línea de 270 grados se crea un equilibrio primario imperfecto debido a una combinación de fuerza libre y par de balanceo; a menudo se utiliza un eje de equilibrio para compensar esto. El equilibrio secundario de un motor de 270 grados es perfecto; sin embargo, la configuración da como resultado un par de balanceo desequilibrado.
Los primeros motores de motocicletas bicilíndricos en línea de 270 grados de producción se instalaron en la Yamaha TRX850 y Yamaha TDM de 1996. [9] [18] [10] Los ejemplos posteriores incluyen la Triumph Thunderbird de 2009 , la Norton Commando 961 de 2010 , la serie Honda NC700 de 2012 , la Yamaha MT-07 de 2014 , la Triumph Thruxton 1200 de 2016 y las Royal Enfield Interceptor 650 y Continental GT de 2018. Esta arquitectura está demostrando ser popular entre los fabricantes, que están actualizando modelos que anteriormente estaban equipados con otros tipos de motores, como la Honda Africa Twin de 2016 (anteriormente una V-twin ), la Honda Hornet de 2023 (anteriormente una inline-4 ) o la V-Strom 800 de 2023 (el diseño más antiguo está equipado con un V-twin ).
Cada cilindro de un motor bicilíndrico en línea tiene un muñón de cigüeñal independiente , a diferencia de los motores bicilíndricos en V que pueden utilizar un muñón de cigüeñal común para ambas bielas . La mayoría de los motores bicilíndricos en línea antiguos de motocicletas británicas (como Triumph, BSA, Norton y Royal Enfield) tenían dos cojinetes principales . [19] A partir de finales de la década de 1950, la mayoría de los motores bicilíndricos en línea de Honda tenían cuatro cojinetes principales. [20] [21] Los motores bicilíndricos en línea posteriores tenían cuatro o, en ocasiones, tres cojinetes principales. [12]
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La primera motocicleta de producción del mundo, la Hildebrand & Wolfmüller de 1894 , utilizaba un motor bicilíndrico en línea. Los cilindros estaban colocados en posición horizontal y orientados hacia delante, con los pistones conectados directamente a la rueda trasera mediante una biela de estilo locomotora. En 1903, la Werner Motocyclette se convirtió en el segundo modelo de motocicleta de producción, utilizando un motor bicilíndrico en línea con cilindros verticales. El motor Werner utiliza cilindros de hierro fundido con cabezales integrados, válvulas laterales y tiene una cilindrada de 500 cc. [22]
La Triumph Speed Twin de 1938 fue una motocicleta bicilíndrica en línea exitosa que también llevó a que otras marcas usaran más motores bicilíndricos en línea. El motor fue diseñado por Edward Turner y Val Page , y se usó inicialmente en el transportador sidecar Triumph 6/1 de 1933 (que ganó la medalla de plata en el International Six Days Trial y el Trofeo Maudes de 1933 ). [23] Durante el desarrollo del motor, se descubrió que un ángulo de cigüeñal de 360 grados se adaptaba mejor al uso de un solo carburador que un ángulo de cigüeñal de 180 grados. [24]
Siguiendo la tendencia creada por la Triumph Speed Twin, el diseño más común utilizado por los fabricantes de motocicletas británicos hasta mediados de la década de 1970 fue un motor bicilíndrico en línea de cuatro tiempos con un cigüeñal de 360 grados. [25] [26] Los fabricantes que produjeron estas motocicletas incluyeron a BSA , Norton , Triumph , Ariel , Matchless y AJS . Los motores bicilíndricos en línea también fueron producidos por fabricantes italianos y alemanes, [27] [28] [29] junto con el fabricante estadounidense Indian . [30]
En 1949, la AJS E-90 Porcupine ganó el Campeonato Mundial de Gran Premio de 500 cc , convirtiéndose en la primera y única motocicleta de dos cilindros en línea en ganar el campeonato. Este motor es uno de los pocos de cuatro tiempos de dos cilindros en línea que utiliza cilindros orientados horizontalmente en lugar de verticalmente. [31]
Desde la década de 2000, BMW y varios fabricantes japoneses han seguido produciendo motores bicilíndricos en línea, principalmente para modelos de peso medio. [32] Varios scooters grandes también han utilizado motores bicilíndricos en línea, como el Yamaha TMAX 2001 [33] y el Honda Silver Wing 2001. [34] Los motores bicilíndricos en línea también se utilizan en carreras de sidecar de motocross. [ 35]
Muchas motocicletas británicas de gran tamaño desde 1945 hasta la década de 1960 utilizaban un motor bicilíndrico en línea transversal (es decir, orientado con el cigüeñal perpendicular al chasis), como la Triumph Bonneville y la Norton Commando . Esta disposición es muy adecuada para la refrigeración por aire, ya que ambos cilindros reciben el mismo flujo de aire y el escape puede salir por la ubicación bien refrigerada en la parte delantera de cada cilindro. [36]
El diseño de motor transversal de dos cilindros en línea ha sido reemplazado en gran medida por motores de dos cilindros en V ; sin embargo, el diseño de dos cilindros en línea tiene la ventaja de un empaque más fácil de los accesorios (como el filtro de aire, el carburador y los componentes de encendido), lo que también mejora el acceso a los accesorios para mantenimiento/reparaciones. [37] Un motor de dos cilindros en línea que utiliza un cigüeñal de 270 grados puede tener un sonido y una sensación similares a los de un motor de dos cilindros en V con un orden de encendido desigual.
Las motocicletas bicilíndricas en línea con motor longitudinal son menos comunes; sin embargo, algunos ejemplos incluyen la Dresch Monobloc de 1930-1938 [38] y las Sunbeam S7 y S8 de 1949-1956 . [39] [40]
Esta orientación del motor permite que una motocicleta tenga el mismo ancho que un motor monocilíndrico, [41] lo que reduce la resistencia aerodinámica, especialmente para las carreras de motos. Sin embargo, la principal desventaja de los motores refrigerados por aire es que el cilindro trasero funciona a mayor temperatura que el delantero. [7] [42]
Aunque los motores de dos cilindros son bastante poco comunes en los automóviles, el diseño de dos cilindros en línea se ha utilizado para varios motores de automóviles a lo largo del tiempo.
El primer motor bicilíndrico en línea conocido fue una variante del motor Phoenix de Daimler Motors introducido en 1895; estos motores se utilizaron en los automóviles Panhard ese año. [43] Otro automóvil temprano con motor bicilíndrico en línea fue el Decauville Voiturelle de 1898 , que usaba un par de cilindros tomados de un modelo de Dion montados de adelante hacia atrás y ubicados debajo del asiento. [44]
Los motores bicilíndricos en línea se han utilizado en varios coches pequeños, como el Fiat 500 de 1957 , el Subaru 360 de 1958, el NSU Prinz de 1958 , [45] el Mitsubishi Minica de 1962 , el Honda N360 de 1967 , el Honda Z600 de 1970, el Fiat 126 de 1972 , [46] [47] el VAZ Oka de 1988 , [48] el Dacia Lăstun de 1988 , [49] el Daihatsu Cuore de 1980 , [50] y el Tata Nano de 2008. [51]
A partir de enero de 2024, los motores bicilíndricos de gasolina en línea utilizados en automóviles de producción actualmente solo incluyen el motor Fiat TwinAir (utilizado en varios modelos de Fiat, Lancia y Alfa Romeo).
El Piaggio Porter utilizó un motor diésel bicilíndrico en línea hasta 2020. [52]
Los motores bicilíndricos en línea se han utilizado a menudo como motores intraborda , motores fueraborda y motores de bomba de chorro . [53]
A principios del siglo XX, los barcos pesqueros británicos con aparejo cangreja, como el Morecambe Bay Prawners Lancashire Nobbys, a veces instalaban un motor interno, como el Lister o el motor de gasolina y parafina Kelvin E2 de 3,0 litros.
A partir de la década de 1950, los fabricantes de motores fueraborda se habían decidido por el uso del diseño básico del motor en línea, con cilindros apilados uno sobre el otro y el cigüeñal impulsando el eje de la hélice . El motor fueraborda Suzuki 15 se introdujo en 1989. [54]
Otros usos incluyen tractores (como varios modelos de John Deere hasta 1960), [55] motos de nieve , [56] [57] motos acuáticas , [58] [59] y vehículos todo terreno . [60] [61] [62] Las variaciones de diseño incluyen dos tiempos, cuatro tiempos, gasolina, diésel, [63] refrigeración por aire , refrigeración por agua , aspiración natural y turbocompresor . [64]
Los aviones ultraligeros , los girocópteros monoplaza y los pequeños aviones de fabricación casera también han utilizado motores bicilíndricos rectos, [65] a menudo utilizando motores diseñados originalmente para motos de nieve como el Hirth 2704 y el Cuyuna 430-D. [56] [ 66] [67] Los motores construidos específicamente para aviones ultraligeros incluyen el Rotax 503 y el Rotax 582. [ 68] Los motores bicilíndricos rectos a veces también se utilizan en aviones radiocontrolados de gran escala . [69] [70]
en línea Disposición del motor en la que los cilindros están dispuestos en fila y en línea con las ruedas de la máquina... bicilíndrico en paralelo Disposición del motor de dos cilindros en la que ambos cilindros están uno al lado del otro y montados transversalmente al bastidor.
...y el Sunbeam S7, ese bicilíndrico en línea con transmisión por eje, civilizado pero de baja potencia, que BSA esperaba que llenase un nicho como máquina para caballeros...
Forjado en bruto de un cigüeñal de 270 grados para motor bicilíndrico en paralelo. (Honda)
...la America utiliza un cigüeñal de 270 grados. Eso le da a la America una cadencia más irregular al ralentí que es una réplica fiel del ritmo de un V-twin, aunque los ejes de equilibrio actualizados mantienen las vibraciones bajo control.
Elegante, ligera, sensible, suave y refinada, la Speed Twin cambió la dirección del diseño de motocicletas y lo dominó durante treinta años.
Especificaciones del motor 4 tiempos, bicilíndrico en paralelo, automático
El motor ya no es un monocilíndrico de gran tamaño y propenso a las vibraciones, sino un bicilíndrico en línea suave y razonablemente potente.
Sin embargo, si lo presionas, es probable que Jim te explique su S7 Sunbeam de 1947: "motor bicilíndrico montado sobre goma. Eran dos cilindros en línea, no transversales en el chasis, como los bicilíndricos convencionales".
En algunas configuraciones constructivas el ancho transversal es el mismo que el de un motor monocilíndrico, lo que permite bastidores muy estrechos y carrocerías con áreas frontales reducidas.
El motor de gasolina bicilíndrico de 623 cc que lo impulsa impulsa las ruedas traseras y se ubica directamente sobre ellas a la derecha de la parte trasera del coche, con una caja de cambios manual de cuatro velocidades inmediatamente a su izquierda.
Impulsado por un motor bicilíndrico en paralelo de 4 tiempos turboalimentado que tiene la mitad de cilindrada que el GTX supercargado de Sea-Doo, el ligero Polaris MSX 150 es casi tan rápido y cuesta 2200 dólares menos.
Los motores más importantes serán ahora bicilíndricos en paralelo de entre 399 y 440 cc.
Debajo de la carrocería, encontrarás un motor bicilíndrico en paralelo con válvulas en cabeza de 597 cc y dos válvulas por cilindro, alimentado por un carburador de 34 mm.
Tomando como base un motor de cuatro cilindros en línea atmosférico de 1.124 cc, se seleccionó la configuración bicilíndrica en línea por ofrecer la menor fricción y pérdidas térmicas.