Un motor de cuatro cilindros en línea (también llamado cuatro en línea ) es un motor de pistón de cuatro cilindros en el que los cilindros están dispuestos en línea a lo largo de un cigüeñal común.
La gran mayoría de los motores automotrices de cuatro cilindros utilizan un diseño de cuatro cilindros en línea [1] : págs. 13-16 (con la excepción de los motores de cuatro cilindros planos producidos por Subaru y Porsche) [2] y el diseño también es muy común en motocicletas y otra maquinaria. Por lo tanto, el término "motor de cuatro cilindros" suele ser sinónimo de motores de cuatro cilindros en línea.
Entre 2005 y 2008, la proporción de vehículos nuevos vendidos en los Estados Unidos con motores de cuatro cilindros aumentó del 30% al 47%. [3] [4] Para el año modelo 2019, la proporción de vehículos ligeros había aumentado al 57%. [5]
Diseño [ editar ]
Un motor de cuatro tiempos y cuatro en línea siempre tiene un cilindro en su carrera de potencia, a diferencia de los motores con menos cilindros en los que no se produce una carrera de potencia en determinados momentos. En comparación con un motor V4 o un motor de cuatro cilindros , un motor de cuatro cilindros en línea solo tiene una culata, lo que reduce la complejidad y el costo de producción.
Cuando un motor de cuatro cilindros en línea se instala en un ángulo inclinado (en lugar de con los cilindros orientados verticalmente), a veces se le llama inclinado de cuatro cilindros .
Desplazamiento [ editar ]
Los motores de gasolina de cuatro cilindros en línea utilizados en los coches de producción modernos suelen tener una cilindrada de 1,3 a 2,5 L (79 a 153 pulgadas cúbicas), sin embargo, en el pasado se han utilizado motores más grandes, por ejemplo, el Bentley 4½ litros de 1927-1931 .
Los motores diésel se han producido en cilindradas más grandes, como un motor Mitsubishi turboalimentado de 3,2 L (utilizado el SUV Pajero / Shogun / Montero) y un motor Toyota de 3,0 L. Los camiones europeos y asiáticos con un peso bruto vehicular de entre 7,5 y 18 toneladas suelen utilizar motores diésel de cuatro cilindros en línea con cilindradas de alrededor de 5 litros. [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] Los desplazamientos más grandes se encuentran en locomotoras, motores marinos y estacionarios.
El desplazamiento también puede ser muy pequeño, como se encuentra en los autos kei vendidos en Japón. Varios de estos motores tenían cuatro cilindros en un momento en que las regulaciones dictaban una cilindrada máxima de 550 cc; el tamaño máximo es actualmente de 660 cc.
Saldo primario y secundario [ editar ]
Los motores de cuatro cilindros en línea con la configuración preferida del cigüeñal tienen un equilibrio primario perfecto . [1] : pág. 12 Esto se debe a que los pistones se mueven en pares y un par de pistones siempre se mueve hacia arriba al mismo tiempo que el otro par se mueve hacia abajo.
Sin embargo, los motores de cuatro cilindros en línea tienen un desequilibrio secundario . Esto se debe a que la aceleración / desaceleración de los pistones durante la mitad superior de la rotación del cigüeñal es mayor que la de los pistones en la mitad inferior de la rotación del cigüeñal (porque las bielas no son infinitamente largas). Como resultado, dos pistones siempre aceleran más rápido en una dirección, mientras que los otros dos aceleran más lentamente en la otra dirección, lo que conduce a un desequilibrio dinámico secundario que causa una vibración hacia arriba y hacia abajo al doble de la velocidad del cigüeñal. Este desequilibrio es común entre todos los motores de pistón, pero el efecto es particularmente fuerte en cuatro en línea debido a que los dos pistones siempre se mueven juntos.
La fuerza de este desequilibrio está determinada por la masa recíproca, la relación entre la longitud de la biela y la carrera y la velocidad máxima del pistón. Por lo tanto, los motores de pequeña cilindrada con pistones ligeros muestran poco efecto y los motores de carreras utilizan bielas largas. Sin embargo, el efecto crece exponencialmente con la velocidad del motor (rpm).
Pulsaciones en la entrega de energía [ editar ]
Los motores de cuatro tiempos con cinco o más cilindros pueden tener al menos un cilindro realizando su carrera de potencia en cualquier momento dado. Sin embargo, los motores de cuatro cilindros tienen huecos en la entrega de potencia, ya que cada cilindro completa su carrera de potencia antes de que el siguiente pistón inicie una nueva carrera de potencia. Esta entrega pulsante de potencia produce más vibraciones que los motores con más de cuatro cilindros.
Uso de ejes de equilibrio [ editar ]
A veces se utiliza un sistema de eje de equilibrio para reducir las vibraciones creadas por un motor de cuatro cilindros en línea, con mayor frecuencia en motores con mayores cilindradas. El sistema de eje de equilibrio se inventó en 1911 y consta de dos ejes que llevan pesos excéntricos idénticos que giran en direcciones opuestas al doble de la velocidad del cigüeñal. [1] : págs. 42–44 Este sistema fue patentado por Mitsubishi Motors en la década de 1970 y desde entonces ha sido utilizado bajo licencia por varias otras compañías. [13] [14]
Sin embargo, no todos los motores de cuatro cilindros en línea de gran cilindrada han utilizado ejes de equilibrio. Ejemplos de relativamente grandes motores sin árboles de equilibrado incluyen la 2,4 litros Citroën DS motor, el 2,6 litros Austin-Healey 100 del motor, el 3,3 L Ford Modelo A (1927) del motor y el 2.5 L motor GM Iron Duke . Los motores soviéticos / rusos GAZ Volga y UAZ con desplazamientos de hasta 2,9 litros se produjeron sin ejes de equilibrio desde la década de 1950 hasta la de 1990, sin embargo, estos eran motores de revoluciones relativamente bajas, lo que reduce la necesidad de un sistema de eje de equilibrio. [1] : págs. 40–44
Uso en automóviles de producción [ editar ]
La mayoría de los motores modernos de cuatro cilindros en línea que se utilizan en los automóviles tienen una cilindrada de 1,5 a 2,5 L (92 a 153 pulgadas cúbicas). El motor automotriz de cuatro cilindros en línea más pequeño se usó en la camioneta Honda T360 kei 1963-1967 y tiene una cilindrada de 356 cc (21.7 pulgadas cúbicas), mientras que el motor de automóvil de cuatro cilindros en línea más grande producido en serie es el Mitsubishi 4M41 diesel 1999-2019 . motor que se utilizó en el Mitsubishi Pajero y tiene una cilindrada de 3,2 L (195 cu in). [15] [16]
Los motores de automóvil de cuatro en línea significativos incluyen:
- 1954-1994 Motor Alfa Romeo Twin Cam : uno de los primeros motores de doble leva fabricados en serie. [17] En 1990, se convirtió en el primer motor de producción con sincronización variable de válvulas . [18]
- 1908-1941 Motor Ford Modelo T : uno de los motores de mayor producción en el mundo.
- 1951-2000 Motor BMC Serie A : el primer motor que se utiliza en un automóvil de tracción delantera con motor transversal de producción en serie.
- 1966–2000 Motor Fiat Twin Cam : uno de los primeros motores de doble leva producidos en serie, producido a partir de 1959.
- 1968–1981 Motor Triumph Slant-4 : uno de los primeros motores de válvulas múltiples que formó la base de los primeros motores turboalimentados de Saab.
- 2000-2009 Motor Honda F20C : produjo la potencia específica más alta para un motor atmosférico de su época.
Uso en coches de carreras [ editar ]
Muchos de los primeros autos de carreras usaban motores de cuatro cilindros en línea, sin embargo, el motor Peugeot que ganó las 500 Millas de Indianápolis en 1913 fue un motor muy influyente. Diseñado por Ernest Henry , este motor tenía doble árbol de levas en cabeza (DOHC) con cuatro válvulas por cilindro, un diseño que se convertiría en el estándar hasta hoy para los motores de cuatro cilindros en línea de carreras. [19] : págs. 14-17
Entre los motores inspirados en el diseño de Peugeot estaba el motor Miller , que fue un motor de carreras exitoso durante la década de 1920 y principios de la de 1930. El motor Miller evolucionó hasta convertirse en el motor Offenhauser, que tuvo un gran éxito desde 1933 hasta 1981, incluidas cinco victorias consecutivas en las 500 Millas de Indianápolis de 1971 a 1976. [19] : págs. 182-185
Muchos autos producidos para la categoría de carreras automovilísticas Voiturette Grand Prix anteriores a la Segunda Guerra Mundial usaban diseños de motores de cuatro en línea. Los motores sobrealimentados de 1.5 L llegaron a automóviles como el Maserati 4CL y varios modelos de English Racing Automobiles (ERA). Estos resucitaron después de la guerra y formaron la base de lo que más tarde se convertiría en la Fórmula Uno , aunque los Alfettas supercargados de ocho en línea dominarían los primeros años de la F1.
Otro motor que jugó 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 2 L para el Ferrari 500, pero evolucionó a 2.5 L para competir en la Fórmula Uno en el Ferrari 625. [19] : págs. 78–81, 86–89 Para carreras de autos deportivos, La capacidad se incrementó hasta 3,4 L para el Ferrari 860 Monza.
El motor Coventry Climax de cuatro cilindros en línea también fue un motor de carreras muy exitoso, que comenzó su vida como un motor de Fórmula 2 de 1,5 litros. Ampliado a 2,0 litros para la Fórmula Uno en 1958, evolucionó hasta convertirse en el gran FPF de 2.495 cc que ganó el campeonato de Fórmula Uno con el chasis de Cooper en 1959 y 1960. [19] : págs. 130-133
En la Fórmula Uno, la década de 1980 estuvo dominada por los coches turboalimentados de 1.500 cc. El motor BMW M12 / 13 se destacó en la época por sus altas presiones de refuerzo y rendimiento. El bloque de hierro fundido se basó en un bloque de automóvil de carretera estándar y propulsó los autos de F1 de Brabham, Arrows y Benetton y ganó el campeonato mundial en 1983. Se dijo que la versión de 1986 del motor producía alrededor de 1.300 hp (969 kW) en la calificación. podar. [20]
Uso en motocicletas [ editar ]
El fabricante de armas belga FN Herstal , que fabricaba motocicletas desde 1901, comenzó a producir las primeras motocicletas con cuatro cilindros en línea en 1905. [21] El FN Four tenía el motor montado en posición vertical con el cigüeñal longitudinal . Otros fabricantes que utilizaron este diseño fueron Pierce , Henderson , Ace , Cleveland e Indian en los Estados Unidos, Nimbus en Dinamarca, Windhoff en Alemania y Wilkinson en el Reino Unido. [22]
La primera motocicleta de 4 cilindros cruzada en el bastidor fue la Gilera 500 Rondine de carreras de 1939 , también tenía árboles de levas dobles en la cabeza, sobrealimentador de inducción forzada y estaba refrigerada por líquido . [23] Los motores de motocicleta modernos de cuatro en línea se hicieron populares por primera vez con el SOHC CB750 de Honda introducido en 1969, y otros siguieron en la década de 1970. Desde entonces, el cuatro en línea se ha convertido en una de las configuraciones de motor más comunes en las bicicletas de calle. Fuera de la categoría de crucero , el cuatro en línea es la configuración más común debido a su relación costo-rendimiento relativamente alta. [ cita requerida ] Todos los principales fabricantes japoneses de motocicletas ofrecen motocicletas con motores de cuatro en línea, al igual que MV Agusta y BMW . Las motocicletas BMW de cuatro cilindros en línea anteriores estaban montadas horizontalmente a lo largo del bastidor, pero todas las motocicletas BMW actuales de cuatro cilindros tienen motores transversales . La moderna compañía Triumph ha ofrecido motocicletas de cuatro motores en línea, aunque se descontinuaron a favor de las triples .
La Yamaha R1 2009 tiene un motor de cuatro en línea que no dispara a intervalos uniformes de 180 °. En su lugar, utiliza un cigüeñal de plano transversal que evita que los pistones alcancen simultáneamente el punto muerto superior. Esto da como resultado un mejor equilibrio secundario , que es particularmente beneficioso en el rango de rpm más alto, y la teoría del " orden de encendido de gran explosión " dice que la entrega irregular de torque al neumático trasero hace que el deslizamiento en las curvas a velocidades de carrera sea más fácil de controlar.
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 clase Moto2 de cuatro tiempos, los motores de la clase eran un motor de cuatro en línea de 600 cc (36,6 pulgadas cúbicas) fabricado por Honda basado en la CBR600RR con una potencia máxima de 110 kW (150 CV). . A partir de 2019 , los motores fueron reemplazados por un motor triple Triumph de 765 cc (46,7 pulgadas cúbicas) .
Ver también [ editar ]
- Motor de cuatro cilindros
- Motor V4
Referencias [ editar ]
- ↑ a b c d Nunney, MJ (2006). Tecnología de vehículos ligeros y pesados (4ª ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-8037-7.
- ^ "Rendimiento: el nuevo 718 Boxster" . Porsche. 2016 . Consultado el 1 de noviembre de 2016 .
- ↑ Schembari, James (15 de octubre de 2010). "Un sedán familiar disparando con menos cilindros - 2010 Buick LaCrosse CX - revisión" . The New York Times .
- ↑ Ulrich, Lawrence (13 de agosto de 2010). "Los motores de cuatro cilindros son más pequeños, más silenciosos y están ganando un nuevo respeto" . The New York Times .
- ^ "Explore los datos de tendencias automotrices" . Enero de 2021 . Consultado el 24 de marzo de 2021 .
- ^ "Reihenmotor de 4 cilindros para Nutzfahrzeuge" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 14 de julio de 2011 . Consultado el 1 de agosto de 2011 .
- ^ "Camión y autobús de MAN - TGL" . Archivado desde el original el 23 de mayo de 2011 . Consultado el 9 de mayo de 2011 .
- ^ "VARIOmobil - Bienvenido a una vuelta de autocares de lujo - vehículos recreativos - autocaravanas" . Archivado desde el original el 27 de agosto de 2011 . Consultado el 9 de mayo de 2011 .
- ^ "Vehículos comerciales Isuzu - Camiones delanteros de cabina baja - Vehículos comerciales - Motor diesel 4HK1-TC 5.2L" . Archivado desde el original el 24 de diciembre de 2010 . Consultado el 14 de diciembre de 2010 .
- ^ "Euro 4 'Adelante' F11O.21O" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 26 de noviembre de 2010 . Consultado el 14 de diciembre de 2010 .
- ^ "Motores diesel | Productos" . Hino Global . Consultado el 23 de mayo de 2017 .
- ^ "Serie Hino 500" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 14 de diciembre de 2010 . Consultado el 14 de diciembre de 2010 .
- ↑ Carney, Dan (10 de junio de 2014). "Antes eran fabricantes de automóviles" . Reino Unido: BBC . Consultado el 1 de noviembre de 2018 .
- ^ Nadel, Brian (junio de 1989). "Acto de equilibrio". Ciencia popular . pag. 52.
- ^ Especificaciones de Pajero / Montero (PDF)
- ^ "MOTORES MITSUBISHI en Deutschland" . Mitsubishi-motors.de . 2016-08-16. Archivado desde el original el 6 de junio de 2013 . Consultado el 23 de mayo de 2017 .
- ^ "GIUSEPPE BUSSO, 1913-2006: UN HOMENAJE A ALFA ROMEO Y AL GRAN INGENIERO DE FERRARI" . www.italiaspeed.com .
- ^ "Sincronización variable de válvulas (VVT)" . www.autobytel.com .
- ↑ a b c d Ludvigsen, Karl (2001). Motores de carreras clásicos . Editorial Haynes. ISBN 1-85960-649-0.
- ^ "Motor BMW Turbo F1" . Gurneyflap.com . Consultado el 13 de septiembre de 2010 .
- ^ Siegal, Margie (mayo-junio de 2017). "Lo mismo, pero diferente: motocicletas Cleveland 4-45 y 4-61 de 1927" . Clásicos de la motocicleta . Consultado el 20 de junio de 2017 .
- ^ Edwards, David (agosto de 1997). Edwards, David (ed.). "Cuatro corredores" . Mundo del ciclo . Newport Beach, CA EE.UU .: Revistas Hachette Filipacchi. 36 (8): 42–43. ISSN 0011-4286 . Consultado el 21 de septiembre de 2013 .
- ^ Hamish, Cooper (enero-febrero de 2018). "Radical Rondine: 1939 Gilera 500 Rondine" . Clásicos de la motocicleta . Consultado el 13 de abril de 2018 .
Enlaces externos [ editar ]
- Medios relacionados con motores Straight-4 en Wikimedia Commons
