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Un motor Hit-and-miss o Hit 'N' Miss es un tipo de motor de combustión interna estacionario que está controlado por un regulador para que solo se encienda a una velocidad establecida. Por lo general, son de 4 tiempos, pero también se fabricaron versiones de 2 tiempos. Fue concebido a fines del siglo XIX y producido por varias empresas desde la década de 1890 hasta aproximadamente la década de 1940. El nombre proviene del control de velocidad de estos motores: encienden ("hit") solo cuando funcionan a una velocidad establecida o por debajo de ella, y realizan ciclos sin encender ("miss") cuando exceden su velocidad establecida. Esto se compara con el método de control de velocidad " gobernado por el acelerador ". El sonido que se produce cuando el motor está funcionando sin carga es un distintivo "Snort POP whoosh whoosh whoosh whoosh snort POP" mientras el motor enciende y luego se desvía hasta que la velocidad disminuye y se enciende nuevamente para mantener su velocidad promedio. El resoplido es causado por la válvula de admisión atmosférica que se usa en muchos de estos motores.
Muchos fabricantes de motores fabricaron motores con resultados irregulares durante su auge, desde aproximadamente 1910 hasta principios de la década de 1930, cuando los diseños más modernos comenzaron a reemplazarlos. Algunos de los fabricantes de motores más importantes fueron Stover, Hercules , International Harvester (McCormick Deering), John Deere (Waterloo Engine Works) , Maytag y Fairbanks Morse .
En las provincias atlánticas canadienses , principalmente en Terranova , estos motores se conocían, en el lenguaje coloquial , como motores "Make-and-Break". Su uso principal aquí era el de propulsar embarcaciones de pesca y utilitarias tradicionales de tipo esquife .
Un motor de tipo hit-and-miss es un tipo de motor de volante de inercia . [1] Un motor de volante de inercia es un motor que tiene un gran volante o un conjunto de volantes de inercia conectados al cigüeñal . Los volantes de inercia mantienen la velocidad del motor durante los ciclos del motor que no producen fuerzas mecánicas de accionamiento. Los volantes de inercia almacenan energía en la carrera de combustión y suministran la energía almacenada a la carga mecánica en las otras tres carreras del pistón. Cuando se diseñaron estos motores, la tecnología era menos avanzada y los fabricantes hacían todas las piezas muy grandes. Un motor típico de 6 caballos de fuerza (4,5 kW) pesa aproximadamente 1000 libras (450 kilogramos). Por lo general, el material para todas las piezas importantes del motor era hierro fundido . Las piezas funcionales pequeñas se hacían de acero y se mecanizaban según la tolerancia. [1]
El sistema de combustible de un motor de combustión interna consta de un tanque de combustible, una línea de combustible, una válvula de retención y un mezclador de combustible. El tanque de combustible generalmente contiene gasolina , pero muchos usuarios arrancan los motores con gasolina y luego cambian a un combustible más barato, como queroseno o diésel . La línea de combustible conecta el tanque de combustible con el mezclador. A lo largo de la línea de combustible, una válvula de retención evita que el combustible regrese al tanque entre los tiempos de combustión. El mezclador crea la mezcla correcta de combustible y aire por medio de una válvula de aguja unida a un pistón con peso o resorte, generalmente junto con un amortiguador amortiguado con aceite .
El funcionamiento del mezclador es sencillo, ya que sólo contiene una parte móvil, la válvula de aguja. Si bien hay excepciones, un mezclador no almacena combustible en un recipiente de ningún tipo. El combustible simplemente se alimenta al mezclador, donde, debido al efecto del principio de Bernoulli , se autodosifica en el Venturi creado debajo del pistón con peso por la acción de la válvula de aguja adjunta, el método utilizado hasta el día de hoy [ ¿cuándo? ] en el carburador SU .
Las chispas para encender la mezcla de combustible se crean mediante una bujía o un dispositivo llamado encendedor . Cuando se utiliza una bujía, la chispa se genera mediante un magneto o una bobina vibratoria (o "zumbadora"). Una bobina vibratoria utiliza energía de la batería para generar una serie de pulsos de alto voltaje que se envían a la bujía. Para el encendido por encendedor, se utiliza una batería y una bobina o un magneto de "baja tensión". Con el encendido por batería y bobina, una batería se conecta en serie con una bobina de cable y los contactos del encendedor. Cuando los contactos del encendedor están cerrados (los contactos se encuentran dentro de la cámara de combustión), la electricidad fluye a través del circuito. Cuando los contactos se abren mediante el mecanismo de sincronización, se genera una chispa a través de los contactos, que enciende la mezcla. Cuando se utiliza un magneto de baja tensión (en realidad, un generador de alta corriente de bajo voltaje), la salida del magneto se envía directamente a los puntos del encendedor y la chispa se genera como con una batería y una bobina.
Salvo en los modelos de mayor tamaño, la lubricación era casi siempre manual. Los cojinetes principales del cigüeñal y el cojinete de biela del cigüeñal suelen tener un engrasador, un pequeño recipiente con grasa y una tapa atornillada.
Cuando la tapa se aprieta más, la grasa sale por la parte inferior de la copa y entra en el cojinete. Algunos motores antiguos tenían un orificio en la tapa de fundición del cojinete por donde un operador rocía aceite lubricante mientras el motor está en marcha. El pistón se lubrica mediante un engrasador por goteo que continuamente aplica gotas de aceite al pistón. El exceso de aceite del pistón sale del cilindro hacia el motor y, finalmente, al suelo. El engrasador por goteo se puede ajustar para que gotee más rápido o más lento según la necesidad de lubricación, que depende de la intensidad con la que trabaje el motor. El resto de los componentes móviles del motor se lubricaban con aceite que el operador del motor tenía que aplicar periódicamente mientras el motor estaba en marcha.
Prácticamente todos los motores de arranque y parada son del tipo "abierto", es decir, no tienen un cárter cerrado . El cigüeñal, la biela, el árbol de levas , los engranajes, el regulador, etc. están completamente expuestos y se pueden ver en funcionamiento cuando el motor está en marcha. Esto crea un ambiente desordenado, ya que el aceite y, a veces, la grasa se arrojan desde el motor y se esparcen por el suelo. Otra desventaja es que la suciedad y el polvo pueden llegar a todas las piezas móviles del motor, lo que provoca un desgaste excesivo y averías. Por lo tanto, es necesaria una limpieza frecuente del motor para mantenerlo en condiciones de funcionamiento adecuadas.
La mayoría de los motores de combustión interna se enfrían mediante una tolva de enfriamiento , con agua en un depósito abierto. Había una pequeña porción de motores pequeños y de potencia fraccionaria que se enfriaban con aire con la ayuda de un ventilador incorporado. El motor enfriado por agua tiene un depósito incorporado (los motores más grandes generalmente no tienen un depósito y requieren una conexión a un tanque externo grande para enfriar el agua a través de conexiones de tubería en el cilindro). El depósito de agua incluye el área alrededor del cilindro, así como la culata (en la mayoría de los casos) y un tanque montado o fundido sobre el cilindro. Cuando el motor funciona, calienta el agua. El enfriamiento se logra mediante el vapor del agua y la eliminación del calor del motor. Cuando un motor funciona bajo carga durante un período de tiempo, es común que el agua en el depósito hierva. Es necesario reemplazar el agua perdida de vez en cuando. Un peligro del diseño enfriado por agua es la congelación en clima frío. Muchos motores se arruinaron cuando un operador olvidadizo se olvidó de drenar el agua cuando el motor no estaba en uso, y el agua se congeló y rompió las piezas de hierro fundido del motor. Sin embargo, New Holland patentó un depósito en forma de V, de modo que el hielo en expansión se empujara hacia arriba y hacia un espacio más grande en lugar de romper el depósito. Las reparaciones de la camisa de agua son comunes en muchos de los motores que aún existen.
Estos eran motores simples en comparación con el diseño de motores modernos. Sin embargo, incorporan algunos diseños innovadores en varias áreas, a menudo en un intento de eludir la infracción de patentes para un componente en particular. Esto es particularmente cierto en el caso del regulador. Los reguladores son centrífugos , de brazo oscilante, de brazo pivotante y muchos otros. El mecanismo de accionamiento para regular la velocidad también varía según las patentes existentes y el regulador utilizado. Véase, por ejemplo, la patente estadounidense 543.157 [2] de 1895 o la 980.658 [3] de 1911. Independientemente de cómo se realice, el regulador tiene una función: controlar la velocidad del motor. En los motores modernos, la potencia de salida se controla estrangulando el flujo de aire a través de la admisión por medio de una válvula de mariposa , siendo la única excepción a esto los motores diésel y de gasolina Valvetronic .
La válvula de admisión en los motores de tipo hit-and-miss no tiene actuador; en su lugar, un resorte ligero mantiene la válvula de admisión cerrada a menos que un vacío en el cilindro la abra. Este vacío solo se produce si la válvula de escape está cerrada durante la carrera descendente del pistón. Cuando el motor de tipo hit-and-miss está funcionando por encima de su velocidad establecida, el regulador mantiene abierta la válvula de escape, lo que evita que se produzca un vacío en el cilindro y hace que la válvula de admisión permanezca cerrada, interrumpiendo así el mecanismo de disparo del ciclo Otto . Cuando el motor está funcionando a la velocidad establecida o por debajo de ella, el regulador permite que la válvula de escape se cierre. En la siguiente carrera descendente, un vacío en el cilindro abre la válvula de admisión y permite que entre la mezcla de combustible y aire. Este mecanismo evita el consumo de combustible durante la carrera de admisión de los ciclos de "falla".
Aquí se puede encontrar una explicación en vídeo sobre el funcionamiento de un motor de impacto y falla.
Los motores de funcionamiento intermitente producían potencias de entre 1 y 100 caballos de fuerza (0,75–75 kW) aproximadamente. Estos motores funcionaban a baja velocidad, normalmente entre 250 revoluciones por minuto (rpm) para los motores de gran potencia y 600 rpm para los de pequeña potencia. Alimentaban bombas para el cultivo, sierras para cortar madera, generadores de electricidad en zonas rurales, equipos agrícolas y muchas otras aplicaciones estacionarias. Algunos se montaban en hormigoneras. Estos motores también accionaban algunas de las primeras lavadoras. Eran un dispositivo que ahorraba trabajo en las granjas y ayudaba a los agricultores a lograr mucho más de lo que podían antes.
El motor estaba normalmente conectado al dispositivo que se alimentaba mediante una correa ancha y plana, normalmente de 5 a 15 cm (2 a 6 pulgadas) de ancho. La correa plana era impulsada por una polea en el motor que se conectaba a un volante o al cigüeñal. La polea estaba especialmente diseñada para tener una circunferencia ligeramente cónica desde el centro hacia cada borde (como un neumático de automóvil demasiado inflado) de modo que el centro de la polea tuviera un diámetro ligeramente mayor. Esto mantenía la correa plana en el centro de la polea.
En la década de 1930, los motores más avanzados se hicieron comunes. Los motores de volante de inercia son extremadamente pesados para la potencia que producen y funcionan a velocidades muy bajas. Los motores más antiguos requerían mucho mantenimiento y no se incorporaban fácilmente a las aplicaciones móviles.
A finales de la década de 1920, International Harvester ya contaba con el motor modelo M, que era una versión cerrada de un motor de volante. Su siguiente paso fue el modelo LA, que era un motor totalmente cerrado (excepto el sistema de válvulas) que presentaba autolubricación (aceite en el cárter), encendido fiable por bujía, funcionamiento a mayor velocidad (hasta unas 750-800 RPM) y peso ligero en comparación con las generaciones anteriores. Si bien el modelo LA de 1,5 caballos de fuerza (1,1 kW) todavía pesaba unas 150 libras (68 kg), era mucho más ligero que el motor modelo M de 1½ caballos de fuerza, que se encuentra en el rango de 300-350 libras (136-159 kg). Más tarde, se produjo un LA ligeramente mejorado, el LB. Los modelos M, LA y LB están controlados por acelerador. A medida que pasaba el tiempo, más fabricantes de motores pasaron al motor de cárter cerrado. Empresas como Briggs y Stratton también producían motores ligeros refrigerados por aire en el rango de 0,5 a 2 hp (0,37 a 1,5 kW) y utilizaban materiales mucho más ligeros. Estos motores también funcionan a velocidades mucho más altas (hasta aproximadamente 2000 a 4000 rpm) y, por lo tanto, producen más potencia para un tamaño determinado que los motores de volante de inercia lentos.
La mayor parte de la producción de motores de volante cesó en la década de 1940, pero los motores modernos de este tipo siguen utilizándose para aplicaciones en las que se desea una baja velocidad, sobre todo en aplicaciones petroleras , como las bombas de vaivén . El mantenimiento de los motores de volante modernos es un problema menor que el de los más antiguos debido a sus cárteres cerrados y a sus materiales más avanzados.
Miles de motores de volante fuera de uso fueron desechados en las industrias siderúrgicas de la Segunda Guerra Mundial , pero muchos sobrevivieron y los entusiastas los han restaurado para que funcionen. Se pueden ver numerosos motores de mala calidad conservados en acción en exposiciones dedicadas a motores antiguos (que a menudo también incluyen tractores antiguos), así como en la sección de motores estacionarios de ferias de vapor , concentraciones de vehículos antiguos y ferias del condado.
