Un motor de cuatro cilindros , también conocido como motor de cuatro cilindros opuestos horizontalmente o motor bóxer , [1] es un motor de pistón de cuatro cilindros con dos bancos de cilindros en lados opuestos de un cigüeñal común. El tipo más común de motor de cuatro cilindros bóxer es el motor de cuatro cilindros , cada par de pistones opuestos se mueve hacia adentro y hacia afuera al mismo tiempo.
Un motor bóxer de cuatro cilindros tiene un equilibrio primario y secundario perfecto; sin embargo, las dos culatas significan que el diseño es más caro de producir que un motor de cuatro cilindros en línea . Hay un pulso de par rotacional desequilibrado secundario y menor en el plano de los pistones, cuando un par de pistones en un extremo del motor está en el PMS y el otro par en el PMI. El par TDC crea un par mayor que el par BDC, por lo que el pulso de par neto desequilibrado es la diferencia. La diferencia entre las fuerzas de inercia TDC y BDC se explica en la sección Equilibrio del motor . Los motores Boxer-four se utilizan en automóviles desde 1897, especialmente en Volkswagen y Subaru. También se han utilizado ocasionalmente en motocicletas y frecuentemente en aviones. Cessna y Piper utilizan cuatro motores planos de Lycoming y Continental en los aviones civiles más comunes del mundo: el Cessna 172 y el Piper Cherokee , mientras que muchos aviones ultraligeros y LSA utilizan versiones del Rotax 912 .
En un motor de cuatro cilindros, cada par de pistones opuestos se mueve sucesivamente hacia adentro y hacia afuera. Las ventajas del diseño boxer-four son una vibración secundaria perfecta (lo que da como resultado una vibración mínima), un centro de gravedad bajo y una longitud de motor corta. Los motores de cuatro cilindros han utilizado con éxito la refrigeración por aire , aunque los motores refrigerados por aire son más ruidosos y tienen una potencia de salida menor que un motor equivalente con refrigeración líquida . En los aviones ligeros, donde la ligereza es de primordial importancia, la refrigeración por aire ha sido tradicionalmente común. [2]
Las desventajas de los motores bóxer de cuatro (en comparación con los motores de cuatro en línea) son su ancho adicional, los mayores costos asociados con tener dos culatas en lugar de una y el largo colector de escape necesario para lograr pulsos de escape espaciados uniformemente. [3] Debido a estos factores, los motores de cuatro cilindros en línea son más comunes en los automóviles que los motores de cuatro cilindros planos, y los motores V6 se utilizan a menudo cuando se requieren cilindradas mayores. [4]
Las fuerzas iguales y opuestas generadas en un motor de cuatro bóxer dan como resultado un equilibrio secundario perfecto (a diferencia de las fuerzas verticales desequilibradas producidas por los motores de cuatro en línea). Por lo tanto, los motores Boxer-four son más adecuados para cilindradas superiores a 2,0 L (122 pulgadas cúbicas), ya que no requieren ejes de equilibrio para reducir la vibración secundaria.
En un motor bóxer, cada cilindro está ligeramente desplazado de su par opuesto debido a la distancia entre los muñones del cigüeñal . Esta compensación da lugar a un ligero par de balanceo , [5] : 27 pero cualquier vibración resultante normalmente es insuficiente para requerir ejes de equilibrio.
Como ocurre con todos los motores de cuatro tiempos de cuatro cilindros o menos, la falta de superposición en las carreras de potencia da como resultado una entrega pulsante de par al volante , provocando una vibración torsional a lo largo del eje del cigüeñal. [6] Dicha vibración, si es excesiva, puede minimizarse utilizando un amortiguador armónico .
El orden de encendido típico de un motor bóxer de cuatro cilindros es que el banco izquierdo de cilindros se encienda uno tras otro, seguido por el banco derecho de cilindros (o viceversa), con el intervalo de encendido espaciado uniformemente a 180 grados. Tradicionalmente, los escapes de los dos cilindros de cada bancada se fusionaban, lo que provocaba un sonido de escape característico de "burbujeo de cuatro planos".
La otra configuración de escape común (como la utilizada por Subaru desde mediados de la década de 2000) es emparejar los cilindros con un intervalo de encendido desplazado de 360 grados, para optimizar los pulsos de escape . [7] [8] [9] Esta configuración requiere colectores de escape largos para emparejar los cilindros en bancos opuestos, y da como resultado un sonido de escape menos distintivo.
En 1900, Benz & Cie produjo el primer motor bóxer de cuatro cilindros , basado en el motor bicilíndrico bóxer "contra" de Benz de 1897. [ cita necesaria ] Este motor se utilizó en los autos de carreras Benz, producía 20 hp (15 kW), tenía una cilindrada de 5,4 L (330 pulgadas cúbicas) y fue diseñado por Georg Diehl.
La empresa londinense Wilson-Pilcher lanzó su primer automóvil en 1901, propulsado por un motor bóxer de cuatro cilindros. Este motor estaba montado longitudinalmente en el chasis, refrigerado por agua, producía 9 hp (7 kW) y tenía una cilindrada de 2,4 L (146 pulgadas cúbicas). Inusualmente para su época, el diámetro y la carrera eran iguales, cada uno de 95 mm (3,7 pulgadas).
En 1902, el automóvil Buffum estaba equipado con motores de cuatro cilindros opuestos con una potencia de 16 caballos de fuerza. Herbert H. Buffum produjo un automóvil estadounidense llamado Buffum en Abington, Massachusetts, de 1903 a 1907. [10]
El Tatra 30 de 1926, que ya había producido motores bicilíndricos, fue el primer modelo de la compañía checa propulsado por un motor bóxer de cuatro cilindros. Tatra produjo varios modelos de cuatro motores bóxer durante las décadas de 1920 y 1930.
El Tatra T97 de 1936 fue pionero en el diseño de chasis de cuatro cilindros planos, refrigerado por aire y con motor trasero (posteriormente utilizado por el Volkswagen Beetle ), y al mismo tiempo, aunque sin relación, llegó el Steyr 50 de Austria, luciendo un bóxer delantero 4. Motor con tracción trasera. También en 1936, la empresa inglesa Jowett amplió su gama de modelos desde motores bicilíndricos hasta incluir motores de cuatro cilindros. La producción de motores Jowett de cuatro cilindros continuó hasta 1954, cuando finalizaron la producción de la berlina Jowett Javelin y de los modelos deportivos Jowett Jupiter .
El motor de cuatro cilindros de producción más largo es el motor Volkswagen refrigerado por aire , que se produjo desde 1938 hasta 2006 y se utilizó más famosamente en el Volkswagen Beetle con motor trasero de 1938-2003 y en el Volkswagen Transporter de 1950-1983 . [11] Este motor refrigerado por aire fue diseñado por Porsche y también se utilizó en el Porsche 356 de 1948–1965 , el Porsche 550 de 1953–1956 , el Porsche 912 de 1965–1969 y el Porsche 914 de 1969–1976 . En 1984, para cumplir con las normas sobre emisiones de escape, se introdujo en el Volkswagen Transporter (T3) una versión refrigerada por agua llamada Volkswagen Wasserboxer .
Durante las décadas de 1960 y 1970, varios fabricantes produjeron motores de cuatro cilindros, incluido el motor Citroën de cuatro cilindros refrigerado por aire , el motor Alfa Romeo de cuatro cilindros refrigerado por agua , el motor Lancia de cuatro cilindros refrigerado por agua y el Subaru refrigerado por agua. Motor EA .
Dos motores importantes diseñados durante este período, pero que nunca vieron la luz en la producción en serie, fueron el motor Morris de válvulas laterales de 800 cc de Alec Issigonis en 1947, originalmente destinado al Morris Minor, y el motor Ferguson SOHC de 2,2 litros de Claude Hill en 1966. como parte del proyecto de investigación del vehículo R5.
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En el año 2000, la mayoría de los fabricantes habían reemplazado los motores de cuatro cilindros por motores de cuatro en línea. Una excepción notable es Subaru, ya que el motor Subaru EJ refrigerado por agua está disponible en forma turboalimentada en el sedán deportivo Subaru WRX y su homólogo del World Rally Car . La adopción de la tracción total por parte de Subaru fue un factor a la hora de conservar el motor de cuatro cilindros planos, ya que la longitud más corta de este motor ayuda a encajar los componentes de la tracción total en el chasis. [12] Aunque es más caro que un motor de cuatro en línea, el motor de cuatro cilindros permite a Subaru construir un vehículo con tracción total con un pequeño costo adicional respecto a la tracción en dos ruedas. [12]
En 2012, se utilizó una versión de aspiración natural del motor Subaru FA en el cupé deportivo de tracción trasera Toyota 86 (también llamado "Subaru BRZ" y "Scion FR-S"). [13] Este motor está refrigerado por agua, tiene inyección directa de gasolina , produce 147 kW (197 hp) y tiene una cilindrada de 2,0 L (122 cu in).
Los autos deportivos Porsche Boxster/Cayman (982) con motor central de 2016 se redujeron de un motor de seis cilindros de aspiración natural a un motor de cuatro cilindros turboalimentado, el primer cuatro cilindros de Porsche desde mediados de la década de 1970. Este motor se produce con cilindradas de 2,0 a 2,5 L (122 a 153 pulgadas cúbicas) y produce hasta 365 hp (272 kW). [14] Varios críticos criticaron al Boxster/Cayman por el sonido poco inspirador del motor. [15] [16] [17]
La mayoría de las motocicletas con motores de cuatro cilindros utilizan un diseño de motor de cuatro cilindros en línea ; sin embargo, se han utilizado varios motores de cuatro cilindros planos en motocicletas con transmisión por cardán :
Los aviones ligeros suelen utilizar motores de cuatro cilindros planos con cilindradas de hasta 6,4 L (390 pulgadas cúbicas) de fabricantes como Lycoming Engines , Continental Motors y Franklin Engine Company .
Para los aviones radiocontrolados , empresas como OS Engines producen motores de cuatro cilindros con cilindrada de 40 a 50 cc (2,4 a 3,1 pulgadas cúbicas) .
Un motor aeronáutico de cuatro cilindros bóxer reciente notable es el motor D belga LF26 de válvulas laterales . [20] Aunque el formato de válvula lateral se ha abandonado durante mucho tiempo para la mayoría de las aplicaciones automotrices porque su cámara de combustión es una barra para las altas rpm del motor , el motor D enormemente cuadrado (1.295:1) es muy simple y de bajas revoluciones. Motor aeronáutico liviano, compacto, confiable (sin la gran complicación del engranaje de válvulas OHV ) [21]
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