Un motor multiválvula o multiválvula es aquel en el que cada cilindro tiene más de dos válvulas (una de admisión y una de escape). Un motor multiválvula tiene mejor respiración, y con más válvulas más pequeñas (al tener menos masa en movimiento) puede ser capaz de funcionar a mayores revoluciones por minuto (RPM) que un motor de dos válvulas, entregando más potencia . [1] [2]
Un diseño de motor multiválvula tiene tres, cuatro o cinco válvulas por cilindro para lograr un rendimiento mejorado. En ingeniería automotriz , cualquier motor de combustión interna de cuatro tiempos necesita al menos dos válvulas por cilindro: una para la entrada de aire (y a menudo combustible [3] ) y otra para el escape de los gases de combustión. Agregar más válvulas aumenta el área de la válvula y mejora el flujo de gases de admisión y escape, mejorando así la combustión , la eficiencia volumétrica y la potencia de salida . La geometría multiválvula permite que la bujía esté ubicada idealmente dentro de la cámara de combustión para una propagación óptima de la llama. Los motores multiválvula tienden a tener válvulas más pequeñas que tienen una masa recíproca menor , lo que puede reducir el desgaste en cada lóbulo de leva y permitir más potencia a mayores RPM sin el peligro de flotación de la válvula . Algunos motores están diseñados para abrir cada válvula de admisión en un momento ligeramente diferente, lo que aumenta la turbulencia, mejorando la mezcla de aire y combustible a bajas velocidades del motor. Más válvulas también proporcionan enfriamiento adicional a la culata. Las desventajas de los motores multiválvulas son un aumento en el costo de fabricación y un posible aumento en el consumo de aceite debido al mayor número de sellos de vástago de válvula. Algunos motores multiválvulas SOHC (como el Mazda B8-ME ) utilizan un solo balancín en forma de horquilla para accionar dos válvulas (generalmente las válvulas de escape), de modo que se necesitarán menos lóbulos de leva para reducir los costos de fabricación. [ cita requerida ]
Este modelo tiene una sola válvula de escape grande y dos válvulas de admisión más pequeñas. Un diseño de tres válvulas permite una mejor respiración que un cabezal de dos válvulas, pero la válvula de escape grande da como resultado un límite de RPM no mayor que el de un cabezal de dos válvulas. El costo de fabricación de este diseño puede ser menor que el de un diseño de cuatro válvulas. El diseño de tres válvulas era común a fines de la década de 1980 y principios de la de 1990; y desde 2004, la disposición de válvulas principal utilizada en los camiones Ford F-Series y los SUV Ford. El Ducati ST3 V-twin tenía cabezales de 3 válvulas.
Este es el tipo más común de cabezal multiválvula, con dos válvulas de escape y dos válvulas de entrada similares (o ligeramente más grandes). Este diseño permite una respiración similar a la de un cabezal de tres válvulas y, como las válvulas de escape pequeñas permiten altas RPM, este diseño es muy adecuado para salidas de alta potencia.
Menos común es la culata de cinco válvulas, con dos válvulas de escape y tres de admisión. Las cinco válvulas son de tamaño similar. Este diseño permite una excelente respiración y, como cada válvula es pequeña, teóricamente se pueden alcanzar altas RPM y potencias de salida muy altas. Aunque, en comparación con un motor de cuatro válvulas, un diseño de cinco válvulas debería tener mayores RPM máximas y los tres puertos de admisión deberían proporcionar un llenado eficiente de los cilindros y una alta turbulencia de los gases (ambas características deseables), se ha cuestionado si una configuración de cinco válvulas ofrece una ventaja rentable sobre los diseños de cuatro válvulas. El auge de la inyección directa también puede hacer que las culatas de cinco válvulas sean más difíciles de diseñar, ya que el inyector debe ocupar algo de espacio en la culata. Después de fabricar motores Genesis de cinco válvulas durante varios años, Yamaha ha vuelto al diseño de cuatro válvulas, más económico.
Ejemplos de motores de cinco válvulas son los diversos motores 1.8 L 20vT fabricados por AUDI AG, las versiones posteriores del Ferrari Dino V8 y el motor 4A-GE de 1.6 L y 20 válvulas fabricado por Toyota en colaboración con Yamaha.
En el caso de un diámetro interior cilíndrico y válvulas de igual superficie, aumentar el número de válvulas por encima de cinco disminuye el área total de las válvulas. La siguiente tabla muestra las áreas efectivas de distintas cantidades de válvulas como proporción del diámetro interior del cilindro. Estos porcentajes se basan en una geometría simple y no tienen en cuenta los orificios para bujías o inyectores, pero estos huecos normalmente se ubicarán en el "espacio muerto" no disponible para las válvulas. Además, en la práctica, las válvulas de admisión suelen ser más grandes que las de escape en culatas con un número par de válvulas por cilindro:
La turboalimentación y la sobrealimentación son tecnologías que también mejoran la respiración del motor y se pueden utilizar en lugar de, o junto con, motores multiválvulas. Lo mismo se aplica a la sincronización variable de válvulas y a los colectores de admisión de longitud variable . Las válvulas rotativas también ofrecen una mejor respiración del motor y un rendimiento a altas revoluciones, pero nunca tuvieron mucho éxito. La portación de la culata , como parte del ajuste del motor , también se utiliza para mejorar el rendimiento del motor.
Los coches de carreras Ariès VT de 1908 tenían motores monocilíndricos sobrealimentados de 1,4 litros con sistemas desmodrómicos de cuatro válvulas por cilindro. (Fuente: [1])
El Isotta-Fraschini Tipo KM de 1910 tenía un motor de 4 cilindros en línea de 10,6 litros con un solo árbol de levas en cabeza y cuatro válvulas por cilindro y tenía uno de los primeros motores con mecanismo de válvulas en cabeza completamente cerrado (fuente: Isotta Fraschini Tipo KM [1] y [2])
El primer automóvil del mundo en tener un motor con dos árboles de levas en cabeza y cuatro válvulas por cilindro fue el coche de carreras Peugeot L76 Grand Prix de 1912 diseñado por Ernest Henry . Su monobloque de 7,6 litros y cuatro cilindros en línea con modernas cámaras de combustión hemisféricas producía 148 CV (110 kW) (19,5 CV/litro (0,32 CV por pulgada cúbica)). En abril de 1913, en el circuito de Brooklands en Inglaterra, un L76 especialmente construido llamado "la Torpille" (torpedo) batió el récord mundial de velocidad de 170 km/h. [1] Robert Peugeot también encargó al joven Ettore Bugatti que desarrollara un coche de carreras GP para el Gran Premio de 1912. Este Bugatti Type 18 con transmisión por cadena tenía un motor de cuatro cilindros en línea de 5 litros con SOHC y tres válvulas por cilindro (dos de admisión, una de escape). Producía aprox. El motor de tres válvulas tenía una potencia de 100 CV (75 kW; 101 PS) a 2800 rpm (0,30 CV por pulgada cúbica) y podía alcanzar los 159 km/h (99 mph). La culata de tres válvulas se utilizaría más tarde en algunos de los coches más famosos de Bugatti, incluido el coche de carreras Grand Prix Type 29 de 1922 y el legendario Type 35 de 1924. Tanto el Type 29 como el Type 35 tenían un motor de ocho cilindros en línea de 2 litros SOHC de 24 válvulas NA de 100 CV (75 kW) que producía 0,82 CV (0,61 kW) por pulgada cúbica.
El ALFA 40/60 GP fue un prototipo de coche de carreras completamente funcional fabricado por la empresa que ahora se llama Alfa Romeo . Solo se construyó un ejemplar en 1914, que luego se modificó en 1921. Este diseño de Giuseppe Merosi fue el primer motor DOHC de Alfa Romeo . Tenía cuatro válvulas por cilindro, ángulo de válvula de 90 grados y encendido de doble chispa. [4] El motor GP tenía una cilindrada de 4,5 litros (4490 cc) y producía 88 bhp (66 kW) a 2950 rpm (14,7 kW/litro), y después de las modificaciones de 1921 102 bhp (76 kW) a 3000 rpm. La velocidad máxima de este coche era de 88-93 mph (140-149 km/h). No fue hasta la década de 1920 cuando estos motores DOHC llegaron a los coches de carretera de Alfa como el Alfa Romeo 6C .
En 1916, la revista automovilística estadounidense Automobile Topics describió un motor de cuatro cilindros y cuatro válvulas por cilindro fabricado por Linthwaite-Hussey Motor Co. de Los Ángeles, California, EE. UU.: "La empresa ofrece dos modelos de motor de alta velocidad con doble admisión y escape" . [5]
Los primeros motores multiválvula en configuración de culata en T fueron el Stutz de 4 cilindros en línea de 1917, el White Motor Car Model GL 327 CID Dual Valve Mononblock de 4 cilindros en línea y el Pierce-Arrow de 6 cilindros en línea de 1919. Los motores de culata plana estándar de esa época no eran muy eficientes y los diseñadores intentaron mejorar el rendimiento del motor mediante el uso de múltiples válvulas. La Stutz Motor Company utilizó una culata en T modificada con 16 válvulas, encendido de doble chispa y pistones de aluminio para producir 80 bhp (59 kW) a 2400 rpm a partir de un motor de 4 cilindros en línea de 360,8 cid (5,8 litros) (0,22 bhp por pulgada cúbica). Se fabricaron más de 2300 de estos potentes motores multiválvula tempranos. Stutz no solo los utilizó en su famoso deportivo Bearcat , sino también en sus turismos estándar. [6] [7] [8] El motor monobloque White Motor Car desarrollaba 72 caballos de fuerza y se fabricaron menos de 150, de los cuales solo se sabe que existen tres en la actualidad. En 1919, Pierce-Arrow presentó su motor de seis cilindros en línea de 524,8 cid (8,6 litros) con 24 válvulas. El motor producía 48,6 bhp (0,09 bhp por pulgada cúbica) y funcionaba de manera muy silenciosa, lo que era una ventaja para los contrabandistas de esa época. [9] [10] [11]
Los motores multiválvula siguieron siendo populares en los motores de competición y deportivos. Robert M. Roof, el ingeniero jefe de Laurel Motors, diseñó sus motores multiválvula Roof Racing Overheads a principios del siglo XX. Los motores de 16 válvulas del tipo A tuvieron éxito en la década de 1910, el tipo B se ofreció en 1918 y el tipo C de 16 válvulas en 1923. Frank Lockhart condujo un coche con árbol de levas en cabeza del tipo C hasta la victoria en Indiana en 1926. [12] [13]
Bugatti también había desarrollado un motor de cuatro cilindros en línea OHV de 1,5 litros con cuatro válvulas por cilindro en 1914, pero no lo utilizó hasta después de la Primera Guerra Mundial . Producía aproximadamente 30 CV (22,4 kW) a 2700 rpm (15,4 kW/litro o 0,34 CV/cid). En el Gran Premio Voiturettes de 1920 en Le Mans, el piloto Ernest Friderich terminó primero con un Bugatti Type 13 con el motor de 16 válvulas, con una velocidad media de 91,96 km/h. Aún más exitoso fue el barrido limpio de Bugatti de los cuatro primeros puestos en Brescia en 1921. En honor a esta memorable victoria, todos los Bugatti con motor de 16 válvulas fueron bautizados como Brescia . Entre 1920 y 1926 se fabricaron unos 2000.
Peugeot tenía un coche de Gran Premio de 5 válvulas con triple árbol de levas en cabeza en 1921. [14]
Bentley utilizó motores multiválvula desde el principio. El Bentley 3 Litre , presentado en 1921, utilizaba un monobloque de cuatro cilindros en línea con pistones de aluminio, cámaras de combustión de techo inclinado , encendido de doble chispa, SOHC y cuatro válvulas por cilindro. Generaba aproximadamente 70 CV (0,38 CV por pulgada cúbica). El Bentley 4½ Litre de 1927 tenía un diseño de motor similar. El modelo de carreras NA ofrecía 130 CV (0,48 CV por pulgada cúbica) y el 4½ Litre sobrealimentado de 1929 (Blower Bentley) alcanzaba los 240 CV (0,89 CV por pulgada cúbica). El Bentley 6½ Litre de 1926 agregó dos cilindros al monobloque de cuatro cilindros en línea. Este motor de seis cilindros en línea con múltiples válvulas ofrecía entre 180 y 200 CV (0,45 y 0,50 CV por pulgada cúbica). El Bentley 8 Litre de 1930 con múltiples válvulas y seis cilindros en línea producía aproximadamente 220 CV (0,45 CV por pulgada cúbica).
En 1931, la Stutz Motor Company presentó un motor de ocho cilindros en línea de 32 válvulas y doble árbol de levas de 5,3 litros con 156 CV (116 kW) a 3900 rpm, llamado DV-32. El motor ofrecía 0,48 CV por pulgada cúbica. Se fabricaron alrededor de 100 de estos motores multiválvulas. Stutz también los utilizó en su deportivo de gama alta, el DV-32 Super Bearcat, que podía alcanzar los 160 km/h (100 mph). [15] [16]
El motor del Duesenberg SJ Mormon Meteor de 1935 era un 419,6 cid (6,9 litros) de ocho cilindros en línea con DOHC, 4 válvulas por cilindro y un sobrealimentador. Alcanzaba 400 bhp (298,3 kW) a 5000 rpm y 0,95 bhp por pulgada cúbica. [17] [18]
El coche de carreras Mercedes-Benz W125 de 1937 utilizaba un motor de ocho cilindros en línea de 5,7 litros sobrealimentado con DOHC y cuatro válvulas por cilindro. El motor producía entre 592 y 646 CV (entre 441,5 y 475 kW) a 5800 rpm y alcanzaba entre 1,71 y 1,87 CV por pulgada cúbica (entre 77,8 y 85,1 kW/litro). La velocidad máxima del W125 era de aproximadamente 322 km/h (200 mph).
El motor Cosworth DFV F1 de 1967, un V8 de 3,0 litros NA que producía aproximadamente 400 bhp (298 kW; 406 PS) a 9000 rpm (101,9 kW/litro), tenía cuatro válvulas por cilindro. Durante muchos años fue el motor dominante en la Fórmula 1, y también se utilizó en otras categorías, incluidas CART , Fórmula 3000 y carreras de autos deportivos .
El motor Toyota 7 debutó en el Gran Premio de Japón de 1968 con la versión original de 300 CV (221 kW; 296 hp) de 3.0 litros y participó en carreras de resistencia como un V8 de 5.0 litros (4.968 cc) sin turbo con DOHC y 32 válvulas. Generaba 600 CV (441 kW; 592 hp) a 8.000 rpm (88,8 kW/litro) y 55,0 kg⋅m (539 N⋅m; 398 lb⋅ft) a 6.400 rpm.
Existe una gran discusión sobre cuál fue el primer automóvil "fabricado en serie" que utilizó un motor con cuatro válvulas por cilindro. En el caso de los motores de seis cilindros, y considerando las versiones especiales de automóviles fabricados en serie, el primero parece haber sido el Nissan Skyline de 1969 , que utilizó el motor Nissan S20 de seis cilindros DOHC y cuatro válvulas. Este motor también se instaló en la edición de carreras del Nissan Fairlady Z432.
Para un motor de cuatro cilindros, el primer automóvil producido en serie que utilizó un motor de cuatro válvulas por cilindro fue el Ford Escort RS1600 británico , este automóvil utilizó el motor Cosworth BDA que era un bloque Ford 'Kent' con una culata de doble árbol de levas Cosworth de 16 válvulas. El automóvil se convirtió en una leyenda de los rallyes en la década de 1970, ganando muchos eventos nacionales y del Campeonato Mundial. Otros autos que afirman ser los primeros son el Jensen Healey , lanzado en 1972 que usaba un Lotus 907 DOHC de 16 válvulas y 2 litros de cuatro cilindros en línea con transmisión por correa que producía 140 bhp (54,6 kW/litro, 1,20 bhp/cid). Todos estos, aunque producidos en masa, también son de producción relativamente limitada, por lo que se argumenta que el primer automóvil de producción en masa ampliamente disponible y de precio popular con un motor de cuatro válvulas por cilindro fue el Triumph Dolomite Sprint de 1973 . Este Triumph utilizó un motor SOHC de 4 cilindros en línea de 1.998 cc (122 ci) de 16 válvulas desarrollado internamente que producía 127 bhp (47,6 kW/litro, 1,10 bhp/cid) en su lanzamiento.
El Chevrolet Cosworth Vega de 1975 contaba con una culata multiválvula DOHC diseñada por Cosworth Engineering en el Reino Unido. Este motor de cuatro cilindros en línea de 122 pulgadas cúbicas producía 110 bhp (82 kW; 112 PS) a 5600 rpm (0,90 bhp/cid; 41,0 kW/litro) y 107 lb⋅ft (145 N⋅m) a 4800 rpm. [19]
El Fiat 131 Abarth de 1976 (51,6 kW/litro), el Lotus Esprit de 1976 con motor Lotus 907 (54,6 kW/litro, 1,20 bhp/cid) y el BMW M1 de 1978 con motor BMW M88 (58,7 kW/litro, 1,29 bhp/cid) utilizaban cuatro válvulas por cilindro. El motor BMW M88/3 se utilizó en el BMW M6 35CSi de 1983 y en el BMW M5 de 1985 .
El Porsche 935/78 de carreras de 1978 utilizaba un motor bóxer biturbo de 3,2 litros (845 CV/630 kW a 8200 rpm; 784 Nm/578 ft.lbs a 6600 rpm). El motor refrigerado por agua tenía cuatro válvulas por cilindro y producía una impresionante potencia de 196,2 kW/litro. Porsche tuvo que abandonar su refrigeración por aire tradicional porque el DOHC multiválvula dificultaba la refrigeración por aire de las bujías. Solo se fabricaron dos coches.
Ferrari desarrolló sus motores Quattrovalvole (o QV) en los años 80. Se añadieron cuatro válvulas por cilindro para el 308 y el Mondial Quattrovalvole de 1982 , lo que devolvió la potencia al máximo anterior al FI de 245 hp (183 kW). En el Lancia Thema 8.32 de 1986 se utilizó un Dino Quattrovalvole muy inusual . Se basaba en el motor del 308 QV, pero utilizaba un cigüeñal de plano dividido en lugar del plano tipo Ferrari. El motor fue construido por Ducati en lugar de Ferrari, y se produjo entre 1986 y 1991. El Quattrovalvole también fue utilizado por Lancia para su intento de ganar el Campeonato Mundial de Autos Deportivos con el LC2 . El motor era biturbo y se redujo la cilindrada a 2,65 litros, pero producía 720 hp (537 kW) en el ajuste de clasificación. El motor se incrementó posteriormente a 3,0 litros y la potencia se incrementó hasta los 828 CV (617 kW). El Ferrari Testarossa de 1984 tenía un motor bóxer de 12 cilindros y 4,9 litros con cuatro válvulas por cilindro. Entre 1984 y 1991 se fabricaron casi 7.200 Testarossa.
En 1985, Lamborghini lanzó un Countach Quattrovalvole , que producía 455 CV (335 kW; 449 hp) a partir de un motor Lamborghini V12 de 5,2 litros (5167 cc) (64,8 kW/litro).
El Mercedes-Benz 190E 2.3-16 con motor de 16 válvulas debutó en el Salón del Automóvil de Frankfurt en septiembre de 1983 después de haber establecido un récord mundial en Nardo, Italia, al registrar una velocidad media combinada de 154,06 mph (247,94 km/h) en la prueba de resistencia de 50.000 km (31.000 mi). El motor se basaba en la unidad de 2,3 litros y 8 válvulas de 136 CV (101 kW) que ya estaba instalada en las series 190 y E. Cosworth desarrolló la culata de aleación ligera DOHC con cuatro válvulas grandes por cilindro. En el equipamiento de carretera, el 190 E 2.3-16 producía 49 CV (36 kW) y 41 ft·lbf (55 N·m) de par más que el motor básico de 2.3 litros con un solo árbol de levas en cabeza y cuatro cilindros en línea en el que se basaba, ofreciendo 185 CV (138 kW) a 6.200 rpm (59,2 kW/litro) y 174 lb⋅ft (236 N⋅m) a 4.500 rpm. En 1988, un motor de 2,5 litros ampliado sustituyó al de 2,3 litros. Ofrecía cadenas de distribución de válvulas dobles para solucionar las cadenas simples que se rompían con facilidad en los primeros motores 2.3, y aumentó la potencia máxima en 17 CV (12,5 kW) con un ligero aumento del par. Para la homologación se produjeron los modelos Evolution I (1989) y Evolution II (1990) que tenían un motor rediseñado para permitir un límite de revoluciones más alto y capacidades de potencia máxima mejoradas. El motor Evo II ofrecía 235 CV (173 kW; 232 hp) desde 2463 cc (70,2 kW/litro).
Saab introdujo una culata de 16 válvulas en su motor de cuatro cilindros en línea de 2,0 litros (1985 cc) en 1984 y ofreció el motor con y sin turbocompresor (65,5 kW/litro y 47,9 kW/litro respectivamente) en los Saab 900 y Saab 9000 .
El Nissan FJ20 de 2.0 litros fue uno de los primeros motores japoneses de cuatro cilindros en línea producidos en serie en tener una configuración DOHC de 16 válvulas (cuatro válvulas por cilindro, dos de admisión, dos de escape) e inyección electrónica de combustible (EFI) cuando se lanzó en octubre de 1981 en la sexta generación del Nissan Skyline . La potencia máxima era de 148 hp (110 kW) a 6000 rpm y 133 lb⋅ft (180 N⋅m) a 4800 rpm. El FJ20 también se ofreció con un turbocompresor, que producía 188 hp (140 kW) a 6400 rpm y 166 lb⋅ft (225 N⋅m) a 4800 rpm.
Siguiendo el ejemplo de Nissan, Toyota lanzó el motor 4A-GE de 1,6 litros (1.587 cc) en 1983. La culata fue desarrollada por Yamaha Motor Corporation y se fabricó en la planta de Toyota en Shimayama. Aunque originalmente se concibió como un diseño de dos válvulas, Toyota y Yamaha cambiaron el 4A-GE a uno de cuatro válvulas después de un año de evaluación. Producía 115-140 bhp (86-104 kW) a 6.600 rpm (54,2-65,5 kW/litro) y 109 lb⋅ft (148 N⋅m) a 5.800 rpm. Para compensar la velocidad reducida del aire de un motor multiválvula a bajas revoluciones, los motores de la primera a la segunda generación incluyeron el sistema de admisión T-VIS .
En 1986, Volkswagen presentó un Golf GTI 16V multiválvulas . El motor de cuatro cilindros en línea de 1,8 litros y 16 válvulas producía 139 CV (102 kW; 137 bhp) o 56,7 kW/litro, casi un 25 % más que los 45,6 kW/litro del motor Golf GTI de 8 válvulas anterior.
La familia de motores multiválvulas GM Quad 4 debutó a principios de 1987. El Quad 4 fue el primer motor multiválvulas convencional producido por GM después del Chevrolet Cosworth Vega . El NA Quad 4 alcanzó 1,08 bhp (1 kW; 1 PS) por pulgada cúbica (49,1 kW/litro). [2] [20] Estos motores pronto se volvieron comunes a medida que los fabricantes japoneses adoptaron el concepto de multiválvulas.
El Honda Civic de 1975 introdujo los motores de cuatro cilindros en línea de 1,5 litros SOHC y 12 válvulas de Honda. El motor SOHC KA24E de Nissan de 1988 a 1992 también tenía tres válvulas por cilindro (dos de admisión y una de escape). Nissan actualizó a DOHC después de 1992 para algunos de sus autos deportivos, incluido el 240SX .
En 1988, Renault lanzó una versión de 12 válvulas de su Douvrin 2.0l SOHC de 4 cilindros.
Mercedes y Ford produjeron motores V6 y V8 de tres válvulas, y Ford afirmaba que obtenía una mejora del 80 % en la respiración a altas RPM sin el coste añadido de un tren de válvulas DOHC . El diseño de Ford utiliza una bujía por cilindro situada en el centro, pero el diseño de Mercedes utiliza dos bujías por cilindro situadas en lados opuestos, lo que deja el centro libre para añadir un inyector de combustible directo al cilindro en una fecha posterior.
El Citroën XM de 1989 fue el primer automóvil con motor diésel de 3 válvulas.
Algunos ejemplos de motores SOHC de cuatro válvulas incluyen los motores de la serie F de Honda , los motores de la serie D , todos los motores de la serie J , los motores de la serie R , el Mazda B8-ME y el motor Chrysler V6 de 3,5 L.
Los motores V12 de muchos aviones de combate de la Segunda Guerra Mundial también utilizaban una configuración SOHC con cuatro válvulas para cada cilindro.
El Mercedes-Benz Clase C de 1993 (motor OM604) fue el primer automóvil con motor diésel de 4 válvulas.
Peugeot tenía un coche de Gran Premio de cinco válvulas con triple árbol de levas en cabeza en 1921. [14]
En abril de 1988, un Audi 200 Turbo Quattro impulsado por un motor experimental turboalimentado de 2,2 litros y 25 válvulas de cinco cilindros en línea con una potencia de 478 kW/650 CV a 6200 rpm (217,3 kW/litro) estableció dos récords mundiales de velocidad en Nardo , Italia: 326,403 km/h (202,8 mph) durante 1000 km (625 millas) y 324,509 km/h (201,6 mph) durante 500 millas. [21] [22]
Mitsubishi fue el primero en comercializar un motor de automóvil con cinco válvulas por cilindro, con el motor 3G81 de 548 cc en su automóvil Minica Dangan ZZ kei en 1989. [23] [24]
Yamaha diseñó la culata de cinco válvulas para los motores 4A-GE de 20 válvulas fabricados por Toyota para su uso en algunos modelos Toyota Corolla en Japón en 1991. Yamaha también desarrolló motores de Fórmula Uno de cinco válvulas, el OX88 V8 de 1989, el OX99 V12 de 1991, el OX10 V10 de 1993 y el OX11 V10 de 1996, pero ninguno de ellos tuvo mucho éxito. Para sus motos de motocross YZ250F e YZ450F , Yamaha desarrolló motores de cinco válvulas.
Bugatti ( EB 110 ), Ferrari ( F355 , 360 y F50 ), Volkswagen , Audi ( Audi Quattro ), Skoda ( Octavia vRS ) y Toyota ( 4A-GE 20V ) han producido vehículos con motor de cinco válvulas.
En 1985, Maserati fabricó un motor V6 turbo de 2,0 litros experimental con seis válvulas por cilindro (tres de admisión y tres de escape). Alcanzaba 261 CV (195 kW; 265 PS) a 7200 rpm (97,5 kW/litro). [25]
Aunque la mayoría de los motores multiválvulas tienen árboles de levas en cabeza , ya sea SOHC o DOHC , un motor multiválvulas puede ser un diseño de motor de válvulas en cabeza con varillas de empuje (OHV). GM ha revelado una versión de tres válvulas de su V8 de cuarta generación que utiliza varillas de empuje para accionar balancines bifurcados, y todos los motores Duramax V8 tienen cuatro válvulas por cilindro con varillas de empuje. Además, Cummins fabrica un diésel de seis cilindros en línea OHV de cuatro válvulas , el Cummins Serie B (ahora conocido como ISB). Ford también utiliza varillas de empuje en su motor Power Stroke de 6,7 L con cuatro varillas de empuje, cuatro balancines y cuatro válvulas por cilindro. El motor Powerstroke 6.0 y 6.4 fabricado por Navistar también utiliza varillas de empuje con cabezales de cuatro válvulas. Los sistemas multiválvulas con varillas de empuje son comunes en los diésel porque deben poder cumplir con los estándares de emisiones, pero también producir más par en bajas revoluciones. El motor Harley-Davidson Milwaukee Eight , presentado en 2016, utiliza cuatro válvulas por cilindro impulsadas por varillas de empuje y un solo árbol de levas en el bloque. [26] [27]
El Lotus Essex Turbo Esprit de 1980 (con motor de cuatro cilindros en línea de 2,2 litros tipo 910 ) fue el primer automóvil de producción en utilizar un motor turboalimentado de múltiples válvulas .
Algunos ejemplos de motocicletas con motores multiválvulas incluyen:
La Yamaha XT660 monocilíndrica tenía cinco válvulas por cilindro, pero un rediseño posterior redujo el número de válvulas a cuatro. La Aprilia Pegaso 650 monocilíndrica también empezó con cinco válvulas, pero los modelos actuales solo tienen cuatro. La BMW F650 monocilíndrica desarrollada conjuntamente siempre tuvo cuatro válvulas.
Ettore Bugatti diseñó varios motores de avión multiválvulas. El Bugatti U-16 de 1916 , de 1484,3 cid (24,32 L), SOHC, de 16 cilindros, compuesto por dos bancos paralelos de 8 cilindros, ofrecía 410 bhp (305 kW) a 2000 rpm (12,5 kW/litro o 0,28 bhp/cid). Cada cilindro tenía dos válvulas de admisión verticales y una única válvula de escape vertical, todas accionadas por palancas oscilantes del árbol de levas. Otros motores de aviación avanzados de la Primera Guerra Mundial , como el Maybach Mb.IVa de 1916 , que producía 300 bhp (224 kW; 304 PS) en altitud, el Benz Bz.IV de 1916 con pistones de aluminio y el Napier Lion de 1918 (un DOHC de 12 cilindros y 24 litros de 450 bhp), utilizaban dos válvulas de admisión y dos válvulas de escape.
Mucho después de que el motor de aviación King-Bugatti "U-16" los utilizara, poco antes de la Segunda Guerra Mundial, la empresa de aviación Junkers comenzó la producción del motor de aviación militar más producido del Tercer Reich (más de 68.000 producidos), el Junkers Jumo 211 , de 35 litros de cilindrada, V12 invertido y refrigeración líquida, diseñado en 1936 , que utilizaba un diseño de culata de tres válvulas [31] heredado del primer diseño V12 invertido de Junkers, el Junkers Jumo 210 de origen 1932 [32] - esto se trasladó al posterior y más potente Junkers Jumo 213 de origen 1940 , producido hasta 1945, cuyas versiones de producción (los subtipos Jumo 213A y -E) conservaron el diseño de culata de tres válvulas del Jumo 211. [33]
Los motores V12 de muchos aviones de combate de la Segunda Guerra Mundial utilizaban una configuración SOHC con cuatro válvulas para cada cilindro.
Un ejemplo de un motor de pistón multiválvula moderno para aviones pequeños es el Austro Engine AE300 . Este motor diésel DOHC de 2,0 litros (1.991 cc) turboalimentado y refrigerado por líquido, de 16 válvulas y 4 cilindros en línea, utiliza inyección directa de combustible por conducto común y desarrolla 168 CV (125 kW; 170 PS) a 3.880 rpm (62,0 kW/litro). La hélice está impulsada por una caja de cambios integrada (relación 1,69:1) con amortiguador de vibraciones torsionales. El peso total de la unidad de potencia es de 185 kg (408 lb).
En 1905, el fabricante de automóviles Delahaye había experimentado con un motor de carreras marino DOHC con seis válvulas por cilindro. Este motor Delahaye Titan era un enorme cuatro cilindros de 5190 cid (85,0 litros) que producía 350 bhp (0,07 bhp/cid). Permitió que la lancha motora Le Dubonnet pilotada por Emile Dubonnet estableciera un nuevo récord mundial de velocidad en el agua, alcanzando 33,80 mph (54,40 km/h) en el lago de Juvisy , cerca de París , Francia . [34]
Un ejemplo de los modernos motores multiválvulas para embarcaciones pequeñas es la serie IPS de Volvo Penta . Estos motores diésel intraborda refrigerados por agua de mar y operados mediante joystick utilizan una carga combinada (turbo y sobrealimentador, excepto el IPS450) con posenfriador, inyección de combustible common rail y DOHC con tecnología hidráulica de 4 válvulas. La potencia del eje de transmisión varía de 248 a 850 bhp (185 a 634 kW; 251 a 862 PS) (la eficiencia más alta es de 59,7 kW/litro para el IPS400 diésel de 4 cilindros en línea de 3,7 litros). Se pueden combinar varias unidades.
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En la reciente reunión internacional en Zúrich, varias de las exitosas máquinas alemanas fueron equipadas con el nuevo motor de gasolina Junkers 210...
Se proporcionan tres válvulas por cilindro, dos de admisión y una de escape,
operadas por varillas de empuje y balancines desde un solo árbol de levas.
El Jumo 213 tenía una culata de tres válvulas, pero se estaba desarrollando una culata de cuatro válvulas para la versión "J". Sin embargo, está documentado que el Jumo 213A tenía un rendimiento superior a gran altitud en ese momento en particular, aunque el DB 603 se desarrolló más tarde con características iguales o mejores.