Motor de funcionamiento irregular

Un motor de encendido intermitente (o Hit 'N' Miss) es un tipo de motor de combustión interna estacionario controlado por un regulador que solo se enciende a una velocidad determinada. Generalmente son de 4 tiempos, aunque también se fabricaron versiones de 2 tiempos. Su diseño surgió a finales del siglo XIX y fue producido por diversas compañías desde la década de 1890 hasta aproximadamente la de 1940. Su nombre proviene del control de velocidad: se encienden ("hit") solo cuando operan a una velocidad igual o inferior a la establecida, y se detienen ("miss") cuando superan dicha velocidad. Esto contrasta con el método de control de velocidad " regulado por acelerador ". El sonido que emite el motor cuando funciona sin carga es un característico "Snort POP whoosh whoosh whoosh whoosh snort POP" mientras se enciende y luego se mantiene en reposo hasta que la velocidad disminuye y vuelve a encenderse para mantener su velocidad media. Este sonido se debe a la válvula de admisión atmosférica utilizada en muchos de estos motores.

Muchos fabricantes de motores produjeron motores de rendimiento irregular durante su época de mayor auge, aproximadamente desde 1910 hasta principios de la década de 1930, cuando diseños más modernos comenzaron a reemplazarlos. Algunos de los mayores fabricantes de motores fueron Landini , Stover, Hercules , International Harvester , McCormick Deering , John Deere , Maytag y Fairbanks Morse .

En las provincias atlánticas canadienses , principalmente en Terranova , estos motores eran conocidos coloquialmente como motores de "conexión y desconexión". Su uso principal allí era para impulsar embarcaciones utilitarias y de pesca tradicionales tipo skiff .

Un motor de encendido intermitente es un tipo de motor de volante . ^{[ 1 ]} Un motor de volante es un motor que tiene un volante grande o un conjunto de volantes conectados al cigüeñal . Los volantes mantienen la velocidad del motor durante los ciclos del motor que no producen fuerzas mecánicas motrices. Los volantes 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 con tolerancias. ^{[ 1 ]} 

El sistema de combustible de un motor de encendido intermitente consta de un depósito de combustible, una línea de combustible, una válvula de retención y un mezclador de combustible. El depósito de combustible suele contener gasolina , pero muchos usuarios arrancaban los motores con gasolina y luego cambiaban a un combustible más económico, como queroseno o diésel . La línea de combustible conecta el depósito con el mezclador. A lo largo de la línea de combustible, una válvula de retención impide que el combustible regrese al depósito entre las carreras de combustión. El mezclador crea la mezcla correcta de combustible y aire mediante una válvula de aguja conectada a un pistón con contrapeso o resorte, generalmente junto con un amortiguador hidráulico .

El funcionamiento del mezclador es sencillo; solo contiene una pieza móvil: la válvula de aguja. Si bien existen excepciones, un mezclador no almacena combustible en ningún tipo de recipiente. El combustible simplemente se alimenta al mezclador, donde, debido al principio de Bernoulli , se dosifica automáticamente en el Venturi creado debajo del pistón contrapesado por la acción de la válvula de aguja acoplada, método que se sigue utilizando hoy en día en el carburador SU .

Las chispas para encender la mezcla de combustible se crean mediante una bujía o un dispositivo llamado encendedor . Cuando se usa una bujía, la chispa se genera mediante un magneto o una bobina de encendido (o bobina vibratoria). Una bobina vibratoria usa la energía de una batería para generar una serie de pulsos de alto voltaje que se envían a la bujía. Para el encendido por encendedor, se usa una batería y una bobina o un magneto de baja tensión. En el encendido por batería y bobina, una batería se conecta en serie con una bobina de alambre 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 entre los contactos, que enciende la mezcla. Cuando se usa un magneto de baja tensión (en realidad, un generador de bajo voltaje y alta corriente), la salida del magneto se alimenta directamente a los contactos del encendedor y la chispa se genera como con una batería y una bobina.

Salvo en los casos más grandes, la lubricación era casi siempre manual. Los cojinetes principales del cigüeñal y el cojinete de la biela suelen tener una copa de grasa: un pequeño recipiente con grasa y una tapa atornillada.

Cuando se aprieta la tapa, la grasa sale del fondo de la copa y entra en el cojinete. Algunos motores antiguos solo tienen un orificio en la tapa del cojinete por donde el operario inyecta aceite lubricante mientras el motor está en marcha. El pistón se lubrica mediante un engrasador por goteo que suministra continuamente gotas de aceite al pistón. El exceso de aceite del pistón sale del cilindro hacia el motor y finalmente cae al suelo. El engrasador por goteo se puede ajustar para que gotee más rápido o más lento según la necesidad de lubricación, determinada por la intensidad del trabajo del motor. El resto de los componentes móviles del motor se lubricaban con aceite que el operario debía aplicar periódicamente mientras el motor estaba en marcha.

Prácticamente todos los motores de encendido intermitente son del tipo "cigüeñal abierto", es decir, carecen de un cárter cerrado . El cigüeñal, la biela, el árbol de levas , los engranajes, el regulador, etc., están completamente expuestos y se pueden observar durante el funcionamiento del motor. Esto genera un entorno engorroso, ya que el aceite y, a veces, la grasa salen disparados del motor y caen al suelo. Otra desventaja es que la suciedad y el polvo pueden acumularse en todas las piezas móviles del motor, provocando un desgaste excesivo y averías. Por lo tanto, es necesario limpiar el motor con frecuencia para mantenerlo en óptimas condiciones de funcionamiento.

La mayoría de los motores de encendido intermitente se enfrían mediante refrigeración por tolva , con agua en un depósito abierto. Existía una pequeña proporción de motores de baja potencia que se enfriaban por aire con la ayuda de un ventilador incorporado. El motor refrigerado por agua tiene un depósito incorporado (los motores más grandes generalmente no tienen depósito y requieren la conexión a un gran tanque externo para el agua de refrigeración mediante conexiones de tuberías 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 está en marcha, calienta el agua. La refrigeración se logra mediante la evaporación del agua, que elimina el calor del motor. Cuando un motor funciona bajo carga durante un período prolongado, es común que el agua del depósito hierva. Es necesario reponer el agua perdida periódicamente. Un peligro del diseño refrigerado por agua es la congelación en climas fríos. Muchos motores se arruinaron cuando un operador descuidado olvidó 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 empujaba hacia arriba y ocupaba un espacio mayor 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 sencillos 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 actuador 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 980,658 ^{[ 3 ]} de 1911. Sin embargo, por muy avanzado que sea, el regulador tiene una sola 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 mediante una válvula de mariposa , siendo la única excepción los motores diésel y los motores de gasolina Valvetronic .

Los motores de encendido intermitente producían potencias de entre 1 y aproximadamente 100 caballos de fuerza (0,75–75  kW). Estos motores giraban lentamente, generalmente a una velocidad de entre 250 revoluciones por minuto (rpm) para los de mayor potencia y 600 rpm para los de menor potencia. Alimentaban bombas para el cultivo, sierras para cortar leña, generadores eléctricos en zonas rurales, maquinaria agrícola y muchas otras aplicaciones estacionarias. Algunos se montaban en hormigoneras. Estos motores también impulsaban algunas de las primeras lavadoras. Representaban un gran ahorro de mano de obra en las granjas y ayudaban a los agricultores a lograr mucho más de lo que podían antes.

El motor se conectaba al dispositivo mediante una correa ancha y plana, generalmente de 5 a 15 cm  de ancho. Esta correa era accionada por una polea del motor, que se unía a un volante o al cigüeñal. La polea tenía una circunferencia ligeramente cónica desde el centro hacia los extremos (como un neumático de coche inflado en exceso), de modo que el centro tenía un diámetro ligeramente mayor. Esto mantenía la correa plana centrada en la polea.

En la década de 1930, los motores más avanzados se hicieron comunes. Los motores de volante son extremadamente pesados ​​para la potencia que producen y funcionan a velocidades muy bajas. Los motores antiguos requerían mucho mantenimiento y no se adaptaban fácilmente a aplicaciones móviles.

A finales de la década de 1920, International Harvester ya contaba con el motor modelo M, una versión cerrada de un motor de volante. Su siguiente paso fue el modelo LA, un motor totalmente cerrado (excepto el sistema de válvulas) con autolubricación (aceite en el cárter), encendido fiable por bujía, funcionamiento a mayor velocidad (hasta aproximadamente 750-800 RPM) y menor peso en comparación con las generaciones anteriores. Si bien el modelo LA de 1,5 caballos de fuerza (1,1 kW) aún pesaba alrededor de 68 kg (150 libras) , era mucho más ligero que el motor modelo M de 1,5 hp, que se encuentra en el rango de 136-159 kg (300-350 libras). Posteriormente, se produjo una versión ligeramente mejorada del LA, el LB. Los modelos M, LA y LB tienen regulador de aceleración. Con el paso del tiempo, más fabricantes de motores adoptaron el motor de cárter cerrado. Empresas como Briggs & Stratton también fabricaban motores ligeros refrigerados por aire con potencias de entre 0,5 y 2 hp (0,37 y 1,5 kW), utilizando materiales mucho más ligeros. Estos motores, además, alcanzan velocidades mucho mayores (hasta aproximadamente 2000-4000 rpm) y, por lo tanto, generan más potencia para un tamaño determinado que los motores de volante de inercia de baja velocidad.    

La mayor parte de la producción de motores de volante cesó en la década de 1940, pero los motores modernos de este tipo se siguen utilizando en aplicaciones donde se requiere baja velocidad, principalmente en yacimientos petrolíferos , como en bombas de extracción . El mantenimiento es menos problemático en los motores de volante modernos que en los antiguos debido a sus cárteres cerrados y a los materiales más avanzados que utilizan.

Miles de motores de volante en desuso fueron desguazados durante la Segunda Guerra Mundial , pero muchos sobrevivieron y han sido restaurados por aficionados. Numerosos motores de encendido por chispa conservados pueden verse en funcionamiento 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 clásicos y ferias locales.

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