Un motor plano es un motor de pistón en el que los cilindros están ubicados a ambos lados de un cigüeñal central . Los motores planos también se conocen como motores opuestos horizontalmente , pero esto es distinto del diseño menos común de motor de pistones opuestos , en el que cada cilindro tiene dos pistones que comparten una cámara de combustión central.
La configuración más común de los motores planos es la configuración del motor boxer, en la que los pistones de cada par opuesto de cilindros se mueven hacia adentro y hacia afuera al mismo tiempo. La otra configuración es, en efecto, un motor en V con un ángulo de 180 grados entre las bancadas de cilindros: en esta configuración, cada par de cilindros comparte un único muñón de cigüeñal, de modo que cuando un pistón se mueve hacia adentro, el otro se mueve hacia afuera.
El primer motor plano (Benz Contramotor) fue construido en 1897 por Karl Benz . Los motores planos se han utilizado en aplicaciones de aviación, motocicletas y automóviles. Ahora son menos comunes en los automóviles que los motores rectos (para motores con menos de seis cilindros) y los motores en V (para motores con seis o más cilindros). Los motores planos son más comunes en los aviones, donde los motores rectos son una rareza y los motores en V casi han desaparecido, excepto en los aviones históricos. Incluso han reemplazado a los motores radiales en muchas instalaciones más pequeñas.
Las ventajas de los motores planos son una longitud corta, un centro de masas bajo y la idoneidad para la refrigeración por aire (debido a los cilindros y culatas de gran superficie y bien expuestos, y a su corta longitud).
En comparación con los motores rectos más comunes , los motores planos tienen un mejor equilibrio primario (lo que da como resultado menos vibraciones); [1] sin embargo, las desventajas son un mayor ancho y la necesidad de tener dos culatas. En comparación con los motores en V (la disposición más común para motores con seis cilindros o más), los motores planos nuevamente tienen un centro de masa más bajo y, en el caso de los seis cilindros, un mejor equilibrio primario; la desventaja nuevamente es que son más anchos. [2]
Los usos más comunes de los motores planos son:
La mayoría de los motores bóxer utilizan una configuración "boxer", donde cada par de pistones opuestos se mueven hacia adentro y hacia afuera al mismo tiempo, algo así como los competidores de boxeo que golpean sus guantes antes de una pelea. [3] Los motores bóxer tienen baja vibración, ya que son la única configuración común que no tiene fuerzas desequilibradas, independientemente del número de pares de cilindros. Por lo tanto, los motores bóxer no requieren un eje de equilibrio [4] ni contrapesos en el cigüeñal para equilibrar el peso de las piezas recíprocas. Sin embargo, existe un par oscilante , ya que cada cilindro está ligeramente desplazado del otro miembro de su par debido a la distancia entre los muñones del cigüeñal. [3]
Una configuración alternativa para los motores planos es la de un motor en V de 180 grados , que se ha utilizado en la mayoría de los motores planos de doce cilindros. En esta configuración, cada par de pistones comparte un muñón de cigüeñal , lo que resulta más sencillo que la configuración boxer, en la que cada pistón tiene su propio muñón de cigüeñal independiente.
En 1902, el monoplano Pearse (que más tarde se convertiría en uno de los primeros aviones en volar) estaba propulsado por un motor bimotor plano. Entre los primeros aviones producidos comercialmente que utilizaban un motor plano se encontraba la gama de aviones Santos-Dumont Demoiselle de 1909 , que estaba propulsada por motores bimotores bóxer. [ cita requerida ]
Se han producido varios motores boxer de cuatro cilindros específicamente para aviones ligeros. Varios fabricantes produjeron motores boxer de seis cilindros para aviones durante los años 1930 y 1940. [ cita requerida ]
Durante la Segunda Guerra Mundial, se utilizó un motor bóxer bicilíndrico llamado "Riedel starter" como motor de arranque/ APU mecánico para los primeros motores a reacción alemanes, como el Junkers Jumo 004 y el BMW 003. Diseñados por Norbert Riedel , estos motores tienen una relación de carrera muy cuadrada de 2:1 para que pudieran caber dentro del desviador de admisión, directamente delante del compresor de la turbina. [ cita requerida ]
Los motores planos ofrecen varias ventajas para las motocicletas, entre ellas un centro de masa bajo , baja vibración, idoneidad para transmisión por eje y refrigeración uniforme de los cilindros (para motores refrigerados por aire). [5] [6] El diseño más común de motor plano para motocicletas es el bóxer-twin, comenzando con el motor bóxer-twin Fée de 1905, fabricado por Light Motors Company, que fue el primer motor de motocicleta de producción. [7] BMW Motorrad tiene una larga historia de motocicletas bóxer-twin, comenzando en 1923 con la BMW R32 [5]
Se han producido varias motocicletas con motores flat-four, como la Zündapp K800 de 1938-1939 y la Honda Gold Wing de 1974-1987 . En 1987, el motor de la Honda Gold Wing se amplió a un diseño flat-six. [8]
Cuando se utilizan en automóviles, las ventajas de los motores planos son un centro de masa bajo (que mejora el manejo del automóvil), [4] longitud corta, baja vibración y idoneidad para refrigeración por aire (debido a la superficie bien expuesta, gran área de las culatas y longitud corta). [9] Sin embargo, el mayor ancho de los motores planos (en comparación con los diseños en línea y en V más comunes) es un inconveniente, particularmente cuando el motor está ubicado entre las ruedas directrices. [ cita requerida ]
Los motores planos fueron utilizados por varios fabricantes de automóviles, principalmente con un diseño boxer de cuatro cilindros, hasta finales de la década de 1990. Desde entonces, solo Porsche y Subaru han seguido siendo fabricantes importantes de motores planos. [ cita requerida ]
Debido a la corta longitud de los motores planos, ubicar un motor plano fuera de la distancia entre ejes del automóvil da como resultado un voladizo mínimo. [10] Por lo tanto, muchos automóviles con motores planos han utilizado un diseño de motor trasero y tracción trasera . Los ejemplos incluyen el BMW 600 (1957-1959) y el BMW 700 (1959-1965) de dos cilindros planos ; el Tatra 97 (1936-1939), el Volkswagen Beetle (1938-2003) y el Porsche 356 (1948-1965) de cuatro cilindros planos; y el Chevrolet Corvair (1959-1969), el Porsche 911 (1963-presente) y el Tucker 48 (1947-1948) de seis cilindros planos.
La disposición opuesta, con motor delantero y tracción delantera , también era común en los coches con motor plano. Algunos ejemplos son el Citroën 2CV (1948-1990), el Panhard Dyna X (1948-1954), el Lancia Flavia (1961-1970), el Citroën GS (1970-1986), el Alfa Romeo Alfasud (1971-1989) y el Subaru Leone (1971-1994).
Subaru ha estado produciendo automóviles con un diseño de motor delantero y tracción a las cuatro ruedas impulsados por motores planos (principalmente motores boxer de cuatro cilindros) desde 1971. Algunos ejemplos incluyen el Subaru Leone (1971-1994), Subaru Legacy (1989-presente) y Subaru Impreza (1992-presente). Los semiejes delanteros salen de un diferencial delantero que forma parte de la caja de cambios. Un eje de transmisión trasero conecta la caja de cambios a los semiejes traseros.
El diseño tradicional de motor delantero y tracción trasera es relativamente poco común para los automóviles con motores planos, sin embargo algunos ejemplos incluyen el Toyota 86 / Subaru BRZ (2012-presente), el Jowett Javelin (1947-1953), el Glas Isar (1958-1965) y el Tatra 11 (1923-1927).
El primer motor plano fue producido en 1897 por el ingeniero alemán Karl Benz . [5] [11] Llamado motor kontra , era un diseño de dos cilindros bóxer. Los primeros usos de los motores planos en automóviles incluyen el motor bóxer Phaeton de 8 hp Lanchester de 1900, el motor bóxer de cuatro cilindros Wilson-Pilcher de 1901 , [12] el motor bóxer de seis cilindros Wilson-Pilcher de 18/24 hp de 1904 y el Ford Modelo A de 1903 , el Ford Modelo C de 1904 y el Ford Modelo F de 1905. [13]
En 1938, el Volkswagen Beetle (entonces llamado "KdF-Wagen") fue lanzado con un motor bóxer de cuatro cilindros montado en la parte trasera. Este motor Volkswagen refrigerado por aire se fabricó durante muchos años y también se utilizó en el Volkswagen Tipo 2 (Transporter, Kombi o Microbus), el automóvil deportivo Volkswagen Karmann Ghia y el automóvil compacto Volkswagen Tipo 3. Una versión refrigerada por agua, conocida como Wasserboxer , fue presentada en 1982 y eventualmente reemplazó a las versiones refrigeradas por aire.
La mayoría de los autos deportivos a lo largo de la historia de Porsche están propulsados por motores bóxer, comenzando con su primer automóvil; el Porsche 356 de 1948-1965 utilizó un motor boxer de cuatro cilindros refrigerado por aire. También utilizaron motores boxer de cuatro cilindros el Porsche 914 de 1969-1976 , el Porsche 912 de 1965-1969 y el Porsche Boxster/Cayman (982) de 2016 hasta la actualidad . El Porsche 911 ha utilizado exclusivamente motores boxer de seis cilindros desde su introducción en 1964 hasta la actualidad. En 1997, el Porsche 911 cambió de estar refrigerado por aire a refrigerado por agua.
Los motores bóxer de ocho cilindros de Porsche se utilizaron en varios coches de carreras a lo largo de la década de 1960, como el Porsche 804 de Fórmula 1 de 1962 y el deportivo Porsche 908 de 1968-1971. Porsche también fabricó un motor bóxer de doce cilindros para el deportivo Porsche 917 de 1969-1973.
Chevrolet utilizó un motor de 6 cilindros refrigerado por aire y opuestos horizontalmente en su línea Corvair durante toda su producción, de 1960 a 1969, en diversas aplicaciones y clasificaciones de potencia, incluido uno de los primeros usos de un turbocompresor en un automóvil producido en masa.
El motor Subaru EA se introdujo en 1966 y dio inicio a la línea de motores boxer de cuatro cilindros de Subaru que siguen en producción hasta el día de hoy. [14] La mayoría de los modelos de Subaru están propulsados por un motor boxer de cuatro cilindros, ya sea de aspiración natural o con turbocompresor. Un anuncio impreso del cupé Subaru GL de 1973 se refería al motor como "quadrozontal". [15] La empresa también produjo motores boxer de seis cilindros de 1988 a 1996 y de 2001 a 2019. [16] En 2008, el motor Subaru EE se convirtió en el primer motor boxer diésel para turismos del mundo. Este motor es un boxer de cuatro cilindros turboalimentado con inyección de combustible common rail. [4] [17] [18] [19]
Ferrari utilizó motores flat-twelve para varios coches de Fórmula Uno en la década de 1970. Un motor flat-twelve de coche de carretera (usando una configuración V12 de 180 grados) se utilizó para el Ferrari Berlinetta Boxer de 1973-1984 , el Ferrari Testarossa de 1984-1996 y sus derivados. [20]
Toyota utiliza la designación Toyota 4U-GSE para el motor boxer de cuatro cilindros en las versiones con la insignia Toyota de los gemelos Toyota 86 / Subaru BRZ , aunque en realidad el motor está diseñado y construido por Subaru como el motor Subaru FA20 . [3]
Fuente: Revista 'Subaru' – Edición extra del Subaru 1000 (publicada el 20 de mayo de 1966)