Un motor bicilíndrico en línea , también conocido como bicilíndrico en línea , bicilíndrico vertical o bicilíndrico en paralelo , es un motor de pistón de dos cilindros cuyos cilindros están dispuestos en línea a lo largo de un cigüeñal común.
Los motores bicilíndricos se utilizan principalmente en motocicletas; otros usos incluyen automóviles, embarcaciones marítimas, motos de nieve, motos acuáticas , vehículos todo terreno, tractores y aviones ultraligeros.
Se han utilizado varias configuraciones de cigüeñal diferentes para motores bicilíndricos, siendo las más comunes 360 grados, 180 grados y 270 grados.
El diseño de gemelo recto también se conoce como "gemelo paralelo", "gemelo vertical" y "gemelo 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 "gemelo paralelo" se utiliza tradicionalmente para 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 necesaria ] "Vertical-twin" se utilizó para describir motores con un ángulo de cigüeñal de 180 grados, [ cita necesaria ] lo que hace que los pistones viajen en direcciones opuestas. Los términos "gemelo en línea" y "gemelo en línea" se usaron de manera más genérica para cualquier ángulo del cigüeñal.
Para las motocicletas, "gemelo en línea" a veces se ha referido a una orientación longitudinal del motor (es decir, con el cigüeñal alineado con el chasis) [3] [4] o a un motor en U ( gemelo en tándem ) donde los cilindros están dispuestos longitudinalmente en el chasis (aunque los dos cigüeñales en realidad están orientados transversalmente). [5]
En comparación con los motores bicilíndricos en V y los motores bicilíndricos planos , los bicilíndricos rectos son más compactos, tienen un diseño más simple y son más baratos de producir. [6] Los motores bicilíndricos rectos pueden ser propensos a vibrar, ya sea debido al intervalo de encendido irregular presente en los motores con cigüeñal de 180° o por la gran masa alternativa sin contrapeso en los motores con cigüeñal de 360°. Los gemelos en línea también sufren más reacciones de torsión y vibraciones. [7]
Las configuraciones de cigüeñal más comunes para motores bicilíndricos son 360 grados, 180 grados y 270 grados. [8] [9] [10]
En un motor con cigüeñal de 360 grados, ambos pistones suben y bajan al mismo tiempo. Sin embargo, el intervalo de disparo está compensado entre cilindros, uno de los cilindros dispara durante la primera rotación del cigüeñal y luego el otro cilindro en la siguiente rotación. Esta configuración da como resultado un intervalo de disparo uniforme de 360 grados, a diferencia de otras configuraciones de cigüeñal en motores gemelos en línea. Los motores de 360 grados pueden utilizar un único sistema de encendido para ambos cilindros, utilizando un sistema de chispa desperdiciada .
El equilibrio primario imperfecto corresponde al de un motor monocilíndrico de masa alternativa 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 ponderada separada. En comparación con un motor monocilíndrico, el intervalo de encendido más frecuente (360 grados frente a 720 grados) da como resultado unas características de funcionamiento más suaves, a pesar del desequilibrio dinámico similar.
Desde la década de 1930, la mayoría de los motores británicos de motocicletas bicilíndricas de cuatro tiempos utilizaban un cigüeñal de 360 grados, [11] ya que esto evitaba las pulsaciones de admisión desiguales de otras configuraciones, evitando así la necesidad de carburadores gemelos. En la década de 1960, aunque las motocicletas japonesas en su mayoría cambiaron 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 el Honda CB92 de 1965 y el Honda CM185 de 1979 . Los motores más grandes, como el Yamaha XS 650 de 1969 y el Yamaha TX750 de 1972 , a menudo usaban ejes de equilibrio para reducir la vibración. [12] Los motores Honda CB250N/CB400N posteriores de 1978 a 1984 también utilizaban un cigüeñal de 360 grados. Las motocicletas de dos cilindros paralelos de la serie BMW F de 2008 también utilizan cigüeñales de 360 grados, con una tercera biela "vestigio" (que actúa como contrapeso) y un límite de revoluciones de 9.000 rpm para reducir las vibraciones. [13] En 2009, Fiat lanzó motores gemelos en línea Multiair que utilizan un cigüeñal de 360 grados que se basa en ejes de equilibrio para reducir las vibraciones.
En un motor con 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 dispara 180 grados después del primero, seguido de un espacio de 540 grados hasta que el primer cilindro vuelve a disparar. El intervalo de disparo desigual provoca vibraciones y da como resultado una entrega de potencia "grumosa". Un motor de 180° también requiere un sistema de encendido independiente para cada cilindro.
El equilibrio primario perfecto es posible 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 en línea); sin embargo, la menor masa alternativa significa que esto a menudo no requiere tratamiento.
Un motor con cigüeñal de 180° sufre menos pérdidas de bombeo que un motor gemelo de 360°, porque el desplazamiento del cárter permanece relativamente sin cambios a medida que se mueven los pistones.
En la década de 1960, los fabricantes de motocicletas japoneses favorecían el uso de cigüeñales de 180 grados, ya que la mayor suavidad permitía mayores rpm y, por tanto, mayores potencias. Por ejemplo, el motor Honda CB450 de 1966 con cigüeñal de 180 grados tiene una potencia similar a la de 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 golpes de potencia uniformemente espaciados por revolución. La frecuencia fundamental de vibración es el doble que 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 cigüeñal de 270 grados, un pistón sigue tres cuartos de rotación detrás del otro. Esto da como resultado un intervalo de disparo desigual en el que el segundo cilindro dispara 270 grados después del primero, seguido de un espacio de 450 grados hasta que el primer cilindro vuelve a disparar. Este es el mismo patrón que un motor V-twin de 90 grados y, como resultado, ambas configuraciones tienen un sonido de escape similar. Los pistones en un motor bicilíndrico en línea de 270 grados nunca están estacionarios al mismo tiempo (como en un motor bicilíndrico en V de 90 grados), lo que reduce el intercambio de impulso neto entre la manivela y los pistones durante una rotación completa.
Se crea un equilibrio primario imperfecto en un motor bicilíndrico en línea de 270 grados, debido a una combinación de fuerza libre y par oscilante; 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 oscilante desequilibrado.
Los primeros motores de motocicleta bicilíndricos en línea de 270 grados de producción se instalaron en la Yamaha TRX850 y la Yamaha TDM de 1996 . [9] [18] [10] Los ejemplos posteriores incluyen la Triumph Thunderbird 2009 , la Norton Commando 961 2010, la serie Honda NC700 2012 , la Yamaha MT-07 2014 , la Triumph Thruxton 1200 2016 y la Royal Enfield Interceptor 650 y Continental GT 2018 . Esta arquitectura está resultando popular entre los fabricantes, que están actualizando modelos que anteriormente estaban equipados con otros tipos de motores, como el Honda Africa Twin 2016 (anteriormente V-twin ), el Honda Hornet 2023 (anteriormente cuatro en línea ) o el V- 2023. Strom 800 (el diseño anterior estaba equipado con un V-twin ).
Cada cilindro en un motor bicilíndrico en línea tiene un pasador de cigüeñal separado , a diferencia de los motores V-twin que pueden usar un pasador de cigüeñal común para ambas bielas . La mayoría de los motores de motocicletas británicas bicilíndricas en línea antiguas (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 Honda de dos cilindros en línea tenían cuatro cojinetes principales. [20] [21] Los motores bicilíndricos posteriores tenían cuatro u ocasionalmente tres cojinetes principales. [12]
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La primera motocicleta de producción del mundo, la Hildebrand & Wolfmüller de 1894 , utilizó un motor bicilíndrico en línea. Los cilindros estaban planos y orientados hacia adelante, con los pistones conectados directamente a la rueda trasera mediante una biela 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 culata integral, válvulas laterales y tiene una cilindrada de 500 cc. [22]
La Triumph Speed Twin de 1938 fue una exitosa motocicleta bicilíndrica que también llevó a que otras marcas utilizaran más los motores bicilíndricos. El motor fue diseñado por Edward Turner y Val Page , y se utilizó inicialmente en el sidecar Triumph 6/1 de 1933 (que ganó la medalla de plata del International Six Days Trial y el Trofeo Maudes de 1933 ). [23] Durante el desarrollo del motor, se descubrió que un ángulo del cigüeñal de 360 grados era más adecuado para el uso de un solo carburador que un ángulo del 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 era un motor bicilíndrico en línea de cuatro tiempos con un cigüeñal de 360 grados. [25] [26] Los fabricantes que producían estas motocicletas incluían BSA , Norton , Triumph , Ariel , Matchless y AJS . Los motores bicilíndricos 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 del Gran Premio de 500 de 1949 , convirtiéndose en la primera y única motocicleta bicilíndrica en ganar el campeonato. Este motor es uno de los pocos bicilíndricos rectos de cuatro tiempos 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, principalmente para modelos de peso medio. [32] Varios scooters grandes también han utilizado motores bicilíndricos, como el Yamaha TMAX 2001 [33] y el Honda Silver Wing 2001 . [34] Los motores bicilíndricos también se utilizan en carreras de motocross con sidecar. [35]
Muchas motocicletas británicas grandes desde 1945 hasta la década de 1960 utilizaron un motor bicilíndrico transversal (es decir, orientado con el cigüeñal perpendicular al bastidor), como la Triumph Bonneville y la Norton Commando . Este diseño es muy adecuado 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 bicilíndrico en línea transversal ha sido reemplazado en gran medida por motores V-twin ; sin embargo, el diseño de motor gemelo recto tiene la ventaja de un empaquetado más sencillo 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 bicilíndrico en línea que utiliza un cigüeñal de 270 grados puede tener un sonido y una sensación similares a los de un motor bicilíndrico en V con un orden de encendido desigual.
Las motocicletas bicilíndricas con motor longitudinal son menos comunes; sin embargo, los ejemplos incluyen el Dresch Monobloc de 1930-1938 [38] y el Sunbeam S7 y S8 de 1949-1956 . [39] [40]
Esta orientación del motor permite una motocicleta tan estrecha como 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 se calienta más que el cilindro 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 coches Panhard ese año. [43] Otro de los primeros automóviles con motor bicilíndrico fue el Decauville Voiturelle de 1898 , que utilizaba un par de cilindros tomados de un modelo de De Dion montados hacia adelante y hacia atrás y colocados debajo del asiento. [44]
Los motores bicilíndricos se han utilizado en varios automóviles 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] VAZ Oka 1988 , [48] Dacia Lăstun 1988 , [49] Daihatsu Cuore 1980 , [50] y el Tata Nano 2008 . [51]
A partir de enero de 2024, los motores bicilíndricos de gasolina utilizados en los coches 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 se han utilizado a menudo como motores internos , motores fueraborda y motores de bomba de chorro . [53]
A principios del siglo XX, los barcos pesqueros británicos con garfios, como el Morecambe Bay Prawners Lancashire Nobbys, a veces incorporaban un motor interno, como el Lister o el motor de gasolina y parafina Kelvin E2 de 3,0 litros.
Desde la década de 1950, los fabricantes de motores fuera de borda se habían decidido por el uso del diseño básico de motor en línea, con cilindros apilados uno encima del otro con el cigüeñal impulsando el eje de la hélice . El motor de salida 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, [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 especialmente diseñados para aviones ultraligeros incluyen el Rotax 503 y el Rotax 582 . [68] Los motores bicilíndricos también se utilizan a veces en aviones radiocontrolados a gran escala . [69] [70]
Diseño de motor en línea en el que los cilindros están dispuestos en fila y en línea con las ruedas de la máquina... gemelo en paralelo Diseño de motor de dos cilindros en el que ambos cilindros están uno al lado del otro y montados a lo largo del bastidor.
...y el Sunbeam S7, ese gemelo en línea civilizado pero de baja potencia con transmisión por eje que BSA esperaba que llenara un nicho como máquina de caballeros...
Forjado sin mecanizar de un cigüeñal de 270 grados para motor bicilíndrico en paralelo. (honda)
...el America utiliza una manivela de 270 grados.
Eso le da al America una cadencia más irregular al ralentí que es una réplica fiel del ritmo de un V-twin, aunque los ejes equilibradores actualizados mantienen las vibraciones bajo control.
Elegante, ligera, reactiva, 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 paralelo, automático
El motor ya no es un monovolumen de gran tamaño y propenso a vibraciones, sino un gemelo en línea suave y razonablemente potente.
Sin embargo, si lo presionas, es probable que Jim hable sobre su S7 Sunbeam de 1947: "motor bicilíndrico montado en goma. Eran dos cilindros en línea, no transversales en el bastidor, como lo son los gemelos convencionales".
En algunas configuraciones, la anchura transversal es la misma que la de un motor monocilíndrico, lo que permite chasis y carrocerías muy estrechas con superficies frontales pequeñas.
El motor de gasolina bicilíndrico de 623 cc que lo impulsa acciona las ruedas traseras y se encuentra directamente encima de ellas, a la derecha de la parte trasera del automóvil, con una caja de cambios manual de cuatro velocidades inmediatamente a su izquierda.
Impulsado por un motor Parallel Twin turboalimentado de 4 tiempos que tiene la mitad de cilindrada que el GTX sobrealimentado del Sea-Doo, el liviano Polaris MSX 150 es casi tan rápido y cuesta $2200 menos.
Las centrales eléctricas importantes serán ahora las bicilíndricas paralelas de 399 a 440 cc.
Debajo de la carrocería, encontrará un motor bicilíndrico paralelo con válvulas en cabeza de 597 cc con dos válvulas por cilindro, alimentado por un carburador de 34 mm.
Tomando como base un motor de cuatro cilindros en línea de aspiración natural de 1.124 cc, seleccionó la configuración bicilíndrica en línea por ofrecer la menor fricción y pérdidas térmicas.