Motor de cuatro cilindros en línea

Un motor de cuatro cilindros en línea (también conocido como motor de cuatro cilindros en línea ) es un motor de pistones de cuatro cilindros en el que los cilindros están dispuestos en línea a lo largo de un cigüeñal común.

La mayoría de los motores de cuatro cilindros para automóviles utilizan una configuración de cuatro cilindros en línea, ^{[ 1 ] : 13–16} y el término "motor de cuatro cilindros" se usa a menudo como sinónimo de motores de cuatro cilindros en línea. Sin embargo, también existen configuraciones menos comunes, como el motor de cuatro cilindros opuestos y el V4 , mientras que las variantes inclinadas de la configuración en línea a veces se denominan motores de cuatro cilindros inclinados . Esta configuración también se utiliza en motocicletas y otra maquinaria.

En Estados Unidos, a partir de 2005, los motores de cuatro cilindros se hicieron cada vez más comunes como parte de una tendencia más amplia de la industria hacia motores más pequeños y turboalimentados para cumplir con los requisitos de ahorro de combustible y emisiones . Para el año modelo 2025, se utilizaban en aproximadamente el 60 % de los vehículos nuevos. ^{[ 2 ]}

Un motor de cuatro tiempos y cuatro cilindros en línea siempre tiene un cilindro en su carrera de potencia, a diferencia de los motores con menos cilindros, donde no hay carrera de potencia en ciertos momentos. En comparación con un motor V4 o un motor de cuatro cilindros opuestos , un motor de cuatro cilindros en línea solo tiene una culata , lo que reduce la complejidad y el costo de producción.

Pulsaciones en el suministro de energía

Los motores de cuatro tiempos con cinco o más cilindros pueden tener al menos un cilindro realizando su carrera de potencia en cualquier momento. Sin embargo, los motores de cuatro cilindros presentan interrupciones en la entrega de potencia, ya que cada cilindro completa su carrera de potencia antes de que el siguiente pistón inicie una nueva. Esta entrega de potencia pulsante genera más vibraciones que los motores con más de cuatro cilindros.

Uso de ejes de equilibrado

En ocasiones, se utiliza un sistema de eje de equilibrado para reducir las vibraciones generadas por un motor de cuatro cilindros en línea, sobre todo en motores de mayor cilindrada. Este sistema, inventado en 1911, consta de dos ejes con contrapesos excéntricos idénticos que giran en direcciones opuestas al doble de la velocidad del cigüeñal. ^{[ 1 ] : pp. 42–44} Este sistema fue patentado por Mitsubishi Motors en la década de 1970, introducido en el motor Mitsubishi Astron con el nombre de "Silent Shaft" y, desde entonces, ha sido utilizado bajo licencia por varias otras empresas. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

Sin embargo, no todos los motores de cuatro cilindros en línea de gran cilindrada han utilizado ejes de equilibrado. Ejemplos de motores relativamente grandes sin ejes de equilibrado incluyen el motor Citroën DS de 2,4 litros, el motor Austin-Healey 100 de 2,6 litros , el motor Ford Modelo A (1927)  de 3,3 litros y el motor GM Iron Duke de 2,5 litros . Los motores soviéticos/rusos GAZ Volga y UAZ con cilindradas de hasta 2,9 litros se produjeron sin ejes de equilibrado desde la década de 1950 hasta la de 1990; sin embargo, estos eran motores de bajas revoluciones, lo que reduce la necesidad de un sistema de eje de equilibrado. ^{[ 1 ] : págs. 40–44} 

La mayoría de los motores modernos de cuatro cilindros en línea utilizados en automóviles tienen una cilindrada de 1,5 a 2,5 L (92 a 153 pulgadas cúbicas ) . El motor de cuatro cilindros en línea más pequeño para automóviles se utilizó en el camión kei Honda T360 de 1963 a 1967 y tiene una cilindrada de 356 cc (21,7 pulgadas cúbicas ) , mientras que el motor de cuatro cilindros en línea de mayor producción en serie para automóviles es el motor diésel Mitsubishi 4M41 de 1999 a 2019 , que se utilizó en el Mitsubishi Pajero y tiene una cilindrada de 3,2 L (195 pulgadas cúbicas) . ^{[ 12 ] [ 13 ]}         

Entre los motores de cuatro cilindros en línea más importantes se incluyen:

• 1954–1994 Motor Alfa Romeo Twin Cam : uno de los primeros motores de doble árbol de levas producidos en serie. ^{[ 14 ]} En 1990, se convirtió en el primer motor de producción con distribución variable de válvulas . ^{[ 15 ]}
• Motor del Ford Modelo T (1908-1941) : uno de los motores más producidos en el mundo.
• Motor BMC Serie A ( 1951-2000) : el primer motor utilizado en un automóvil de producción en serie con motor transversal y tracción delantera.
• Motor Fiat Twin Cam (1966-2000 ) : uno de los primeros motores de doble árbol de levas producidos en serie, fabricado a partir de 1959.
• Motor Triumph Slant-4 (1968-1981) : un motor multiválvulas primitivo que sentó las bases de los primeros motores turboalimentados de Saab.
• Motor Honda F20C (2000-2009) : produjo la mayor potencia específica para un motor de aspiración natural de su época.

Muchos de los primeros coches de carreras utilizaban motores de cuatro cilindros en línea; sin embargo, el motor Peugeot que ganó las 500 Millas de Indianápolis de 1913 fue un motor de gran influencia. Diseñado por Ernest Henry , este motor tenía doble árbol de levas en cabeza (DOHC) con cuatro válvulas por cilindro, una configuración que se convertiría en el estándar hasta la actualidad para los motores de cuatro cilindros en línea de competición. ^{[ 16 ] : pp. 14–17}

Entre los motores inspirados en el diseño de Peugeot se encontraba el motor Miller , que tuvo un gran éxito en las carreras durante las décadas de 1920 y principios de 1930. El motor Miller evolucionó hasta convertirse en el motor Offenhauser , que gozó de un gran éxito desde 1933 hasta 1981, incluyendo cinco victorias consecutivas en las 500 Millas de Indianápolis entre 1971 y 1976. ^{[ 16 ] : pp. 182–185}

Muchos coches fabricados para la categoría de automovilismo de Gran Premio voiturette anterior a la Segunda Guerra Mundial utilizaban motores de cuatro cilindros en línea. Los motores sobrealimentados de 1,5 litros se incorporaron a coches como el Maserati 4CL y varios modelos de English Racing Automobiles (ERA). Estos se recuperaron tras la guerra y sentaron las bases de lo que más tarde se convertiría en la Fórmula 1 , aunque los Alfetta de ocho cilindros en línea sobrealimentados dominarían los primeros años de la F1. 

Otro motor que desempeñó un papel importante en la historia de las carreras es el motor Ferrari de cuatro cilindros en línea diseñado por Aurelio Lampredi . Este motor fue diseñado originalmente como un motor de Fórmula 2  de 2 L para el Ferrari 500, pero evolucionó a 2,5 L para competir en la Fórmula Uno en el Ferrari 625. ^{[ 16 ] : pp. 78–81, 86–89} Para las carreras de autos deportivos , la capacidad se aumentó hasta 3,4 L para el Ferrari 860 Monza.  

El motor Coventry Climax de cuatro cilindros en línea también fue un motor de competición muy exitoso, que comenzó su vida como un  motor de Fórmula 2 de 1,5 litros. Ampliado a 2,0  litros para la Fórmula 1 en 1958, evolucionó hasta convertirse en el gran  FPF de 2495 cc que ganó el campeonato de Fórmula 1 en el chasis de Cooper en 1959 y 1960. ^{[ 16 ] : pp. 130–133}

En la Fórmula 1, la década de 1980 estuvo dominada por los  coches turboalimentados de 1500 cc. El motor BMW M12/13 destacó en la época por sus altas presiones de sobrealimentación y su rendimiento. El bloque de hierro fundido se basaba en un bloque de coche de calle estándar y propulsó los monoplazas de F1 de Brabham, Arrows y Benetton, ganando el campeonato mundial en 1983. Se decía que la versión de 1986 del motor producía unos 1300 CV (950 kW) en la configuración de clasificación, con una presión de turbo de 5,5 bares. ^{[ 17 ]}  

El fabricante de armas belga FN Herstal , que fabricaba motocicletas desde 1901, comenzó a producir las primeras motocicletas con motores de cuatro cilindros en línea en 1905. ^{[ 18 ]} La FN Four tenía el motor montado en posición vertical con el cigüeñal longitudinal . Otros fabricantes que utilizaron esta configuración fueron Pierce , Henderson , Ace , Cleveland e Indian en Estados Unidos, Nimbus en Dinamarca, Windhoff en Alemania y Wilkinson en el Reino Unido. ^{[ 19 ]}

La primera motocicleta de 4 cilindros con motor transversal al chasis fue la Gilera 500 Rondine de 1939 , que también tenía árboles de levas dobles en cabeza, sobrealimentador de inducción forzada y refrigeración líquida . ^{[ 20 ]} Los motores modernos de motocicletas de cuatro cilindros en línea se popularizaron por primera vez con la Honda CB750 SOHC introducida en 1969, y otros la siguieron en la década de 1970. Desde entonces, el motor de cuatro cilindros en línea se ha convertido en una de las configuraciones de motor más comunes en las motocicletas de calle. Fuera de la categoría cruiser , el motor de cuatro cilindros en línea es la configuración más común debido a su relación rendimiento-costo relativamente alta. Todos los principales fabricantes de motocicletas japoneses ofrecen motocicletas con motores de cuatro cilindros en línea, al igual que MV Agusta y BMW . Las primeras motocicletas de cuatro cilindros en línea de BMW se montaban horizontalmente a lo largo del chasis, pero todas las motocicletas BMW de cuatro cilindros actuales tienen motores transversales . La moderna compañía Triumph ofreció motocicletas con motor de cuatro cilindros en línea, aunque posteriormente se dejaron de fabricar en favor de las de tres cilindros .

La Yamaha R1 de 2009 cuenta con un motor de cuatro cilindros en línea que no se enciende a intervalos regulares de 180°. En su lugar, utiliza un cigüeñal de plano cruzado que impide que los pistones alcancen simultáneamente el punto muerto superior. Esto resulta en un mejor equilibrio secundario , especialmente beneficioso a altas revoluciones, y la teoría del " orden de encendido de gran impacto " indica que la entrega irregular de par a la rueda trasera facilita el control del derrape en las curvas a velocidades de competición.

Los motores de cuatro cilindros en línea también se utilizan en MotoGP por los equipos Suzuki (desde 2015 ) y Yamaha (desde 2002 ). En 2010 , cuando se introdujo la categoría Moto2 de cuatro tiempos, los motores para la categoría eran un motor de cuatro cilindros en línea de 600 cc (36,6 pulgadas cúbicas) fabricado por Honda basado en la CBR600RR con una potencia máxima de 110 kW (150 hp) . A partir de 2019 , los motores fueron reemplazados por un motor de tres cilindros Triumph de 765 cc (46,7 pulgadas cúbicas ) .        

• Motor de cuatro cilindros opuestos
• Motor V4

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