Motor plano

Un motor plano es un motor de pistones donde los cilindros se ubican a ambos lados de un cigüeñal central . Los motores planos también se conocen como motores de pistones opuestos horizontalmente ; sin embargo, 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 de tipo bóxer , en la que los pistones de cada par de cilindros opuestos se mueven simultáneamente hacia adentro y hacia afuera. La otra configuración es, en esencia, 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 del 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 aviación, motocicletas y automóviles. Actualmente son menos comunes en automóviles que los motores en línea (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 aeronaves, donde los motores en línea son una rareza y los motores en V prácticamente han desaparecido, salvo en aviones históricos. Incluso han reemplazado a los motores radiales en muchas instalaciones pequeñas.

Las ventajas de los motores planos son su corta longitud, su bajo centro de gravedad y su idoneidad para la refrigeración por aire (debido a los cilindros y culatas bien expuestos y de gran superficie, y a su corta longitud).

En comparación con los motores en línea más comunes , los motores planos tienen un mejor equilibrio primario (lo que resulta en 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 configuración más común para motores de seis cilindros o más— los motores planos también tienen un centro de masa más bajo y, para seis cilindros, un mejor equilibrio primario; la desventaja es, nuevamente, su mayor ancho. ^{[ 2 ]}

Los usos más comunes de los motores planos son:

• Los motores bicilíndricos planos se utilizan principalmente en motocicletas. Ocasionalmente se han utilizado en automóviles ligeros, aeronaves y aplicaciones industriales, sobre todo hasta la década de 1960.
• Los motores de cuatro cilindros opuestos se utilizan principalmente en automóviles (sobre todo en los primeros Volkswagen Tipos 1 a 4 y en la mayoría de los modelos de Subaru ^{[ 2 ]} ), y ocasionalmente se han utilizado en motocicletas. Su uso más común es en aeronaves monomotor de aviación general de menor tamaño , para las que todavía se fabrican y utilizan en la actualidad.
• Los motores de seis cilindros opuestos se utilizan principalmente en aviones y automóviles (en particular en el deportivo Porsche 911 y en Subaru ), y ocasionalmente se han utilizado en motocicletas.
• Los motores de ocho cilindros opuestos se han utilizado en varios coches de carreras, principalmente por Porsche en la década de 1960.
• No se tiene constancia de que los motores de diez cilindros opuestos hayan llegado a producirse en serie. Chevrolet construyó un prototipo de motor para coches de calle en la década de 1960.
• Los motores de doce cilindros opuestos se han utilizado en varios coches de carreras, especialmente en el Porsche 917K , durante las décadas de 1960 y 1970, y en coches de carretera de Ferrari desde 1973 hasta 1996. El vehículo blindado Panhard EBR es uno de los pocos vehículos militares que ha utilizado un motor de este tipo.
• No se tiene constancia de que los motores de dieciséis cilindros opuestos llegaran a producirse en serie. Coventry Climax y Porsche fabricaron prototipos de motores para coches de carreras en las décadas de 1960 y 1970.

Configuración Boxer

La mayoría de los motores planos utilizan una configuración "bóxer", donde cada par de pistones opuestos se mueven hacia adentro y hacia afuera al mismo tiempo, de forma similar a como los boxeadores golpean sus guantes antes de una pelea. ^{[ 3 ]} Los motores bóxer tienen baja vibración, siendo la única configuración común que no presenta fuerzas desequilibradas, independientemente del número de pares de cilindros. Por lo tanto, los motores bóxer no requieren ni un eje de equilibrado ^{[ 4 ]} ni contrapesos en el cigüeñal para equilibrar el peso de las piezas recíprocas. Sin embargo, existe un par de balanceo , ya que cada cilindro está ligeramente desplazado con respecto al otro miembro de su par debido a la distancia entre las muñequillas del cigüeñal. ^{[ 3 ]}

En 1902, el monoplano Pearse (que más tarde se convertiría en uno de los primeros aviones en volar) estaba propulsado por un motor bicilíndrico plano. Entre los primeros aviones de producción comercial que utilizaron un motor plano se encontraba la gama de aviones Santos-Dumont Demoiselle de 1909 , que estaba propulsada por motores bicilíndricos bóxer.

Se han fabricado varios motores bóxer de cuatro cilindros específicamente para aviones ligeros. Varios fabricantes produjeron motores bóxer de seis cilindros para aviones durante las décadas de 1930 y 1940.

Durante la Segunda Guerra Mundial, un motor bicilíndrico bóxer llamado "motor de arranque Riedel" se utilizó como motor de arranque/ APU mecánica 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 grande de 2:1 para que pudieran encajar dentro del deflector de admisión, justo delante del compresor de la turbina.

Los motores planos ofrecen varias ventajas para las motocicletas, incluyendo un centro de masa bajo , baja vibración, idoneidad para la 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 bicilíndrico bóxer, que comenzó con el motor bicilíndrico plano 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 bicilíndricas bóxer, que comenzó en 1923 con la BMW R32 ^{[ 5 ]}

Se han fabricado varias motocicletas con motores de cuatro cilindros opuestos, 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 modificó a un diseño de seis cilindros opuestos. ^{[ 8 ]}

Motor diésel bóxer de doce cilindros Hino Motors DS140 de 1969

Chasis y motor Tatra 11 (1923-1927): motor bicilíndrico plano montado en la parte delantera con tracción trasera.

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 aptitud para la refrigeración por aire (debido a la gran superficie expuesta de las culatas y su corta longitud). ^{[ 9 ]} Sin embargo, el mayor ancho de los motores planos (en comparación con las configuraciones en línea y en V más comunes) es una desventaja, particularmente cuando el motor está ubicado entre las ruedas direccionales.

Los motores planos fueron utilizados por diversos fabricantes de automóviles, principalmente con un diseño de cuatro cilindros bóxer, hasta finales de la década de 1990. Desde entonces, solo Porsche y Subaru se han mantenido como fabricantes importantes de motores planos.

Historia

Motores bóxer de cuatro cilindros

Volkswagen refrigerado por aire (1936-2006)

Subaru FA20 (2012-presente)

El primer motor plano fue producido en 1897 por el ingeniero alemán Karl Benz . ^{[ 5 ] [ 11 ]} Llamado motor kontra , era un diseño de motor bóxer bicilíndrico. Los primeros usos de motores planos en automóviles incluyen el motor bóxer bicilíndrico Lanchester  Phaeton de 8 hp 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") se lanzó con un motor de cuatro cilindros opuestos montado en la parte trasera. Este motor Volkswagen refrigerado por aire se produjo durante muchos años y también se utilizó en el Volkswagen Tipo 2 (Transporter, Kombi o Microbus), el deportivo Volkswagen Karmann Ghia y el compacto Volkswagen Tipo 3. En 1982 se introdujo una versión refrigerada por agua, conocida como Wasserboxer , que finalmente reemplazó a las versiones refrigeradas por aire.

La mayoría de los deportivos Porsche han estado equipados con motores bóxer, desde su primer modelo: el Porsche 356 (1948-1965) utilizaba un motor bóxer de cuatro cilindros refrigerado por aire. También emplearon motores bóxer de cuatro cilindros el Porsche 914 (1969-1976) , el Porsche 912 (1965-1969 ) y el Porsche Boxster/Cayman (982) (2016-presente) . El Porsche 911 ha utilizado exclusivamente motores bóxer de seis cilindros desde su lanzamiento, desde 1964 hasta la actualidad. En 1997, el Porsche 911 pasó de la refrigeración por aire a la refrigeración 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 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 de cilindros opuestos horizontalmente en su línea Corvair durante todo su período de producción, desde 1960 hasta 1969, en diversas aplicaciones y potencias, incluyendo uno de los primeros usos de un turbocompresor en un automóvil de producción en masa.

El motor Subaru EA se introdujo en 1966 y dio inicio a la línea de motores bóxer de cuatro cilindros de Subaru que se mantienen en producción hasta el día de hoy. ^{[ 14 ]} La mayoría de los modelos de Subaru están equipados con un motor bóxer de cuatro cilindros, ya sea de aspiración natural o turboalimentado. Un anuncio impreso del cupé Subaru GL de 1973 se refería al motor como "quadrozontal". ^{[ 15 ]} La compañía también produjo motores bóxer de seis cilindros entre 1988 y 1996, y entre 2001 y 2019. ^{[ 16 ]} En 2008, el motor Subaru EE se convirtió en el primer motor bóxer diésel para automóviles de pasajeros del mundo. Este motor es un bóxer de cuatro cilindros turboalimentado con inyección de combustible common rail. ^{[ 4 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]}

Ferrari utilizó motores de doce cilindros opuestos para varios coches de Fórmula Uno en la década de 1970. Un motor de doce cilindros opuestos para coches de calle (con 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 denominación Toyota 4U-GSE para el motor bóxer de cuatro cilindros en las versiones con la insignia de Toyota de los gemelos Toyota 86 – Subaru BRZ , aunque el motor es diseñado y fabricado por Subaru como el Subaru FA20 . ^{[ 3 ]}

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