Motor en línea: tipos, dispositivo, ventajas y desventajas

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Última modificación: 2024-02-19 14:12

El motor de combustión interna en línea es uno de los motores más simples. Estas unidades se llaman así porque los cilindros están dispuestos en fila. Los pistones hacen girar un cigüeñal cuando el motor está en marcha. El motor en línea fue uno de los primeros en instalarse en los automóviles. Fueron diseñados y construidos en los albores de la industria automotriz.

¿Cómo empezó todo?

El antepasado del moderno motor de combustión interna en línea era un motor monocilíndrico. Diseñado y construido por Etienne Lenoir en 1860. En general, se acepta que esto es así, aunque hubo intentos de obtener una patente para este motor incluso antes que Lenoir. Pero es precisamente su desarrollo lo más parecido posible a los diseños que se instalan actualmente bajo el capó de la mayoría de los turismos de serie económicos.

El motor tenía un solo cilindro, y su potencia era igual a 1,23 caballos de fuerza, enorme en ese momento. A modo de comparación, el moderno "Oka" 1111 tiene dos cilindros y su potencia es de 30 a 53 caballos de fuerza.

Más grande y más potente

La idea de Lenoir resultó ser brillante. Muchos ingenieros e inventoresDedicó años y esfuerzo a tratar de mejorar el motor lo máximo posible (por supuesto, al nivel de las capacidades técnicas que existían en ese momento). El énfasis principal se puso en aumentar el poder.

Al principio, la atención se concentró en un solo cilindro: intentaron aumentar su tamaño. Luego, a todos les pareció que al aumentar el tamaño, se puede obtener más potencia. Y el aumento de volumen fue entonces el más fácil. Pero un cilindro no fue suficiente. Tuve que aumentar mucho el resto de los detalles: biela, pistón, bloque.

Todos esos motores resultaron ser muy inestables, tenían una gran masa. Durante el funcionamiento de dicho motor, hubo una gran diferencia de tiempo entre los ciclos de encendido de la mezcla. Literalmente, cada detalle de una unidad de este tipo traqueteaba y se estremecía, lo que obligó a los ingenieros a pensar en una solución. Y equiparon el sistema con un balanceador.

Camino sin salida

Pronto quedó claro para todos que la investigación había llegado a un callejón sin salida. El motor Lenoir no podía funcionar normal y correctamente, ya que la relación potencia, peso y tamaño era pésima. Se necesitaba mucha energía adicional para aumentar de nuevo el volumen del cilindro. Muchos comenzaron a considerar la idea de crear un motor como un colapso. Y la gente seguiría montando caballos y carretas, si no fuera por una solución técnica.

Los diseñadores comenzaron a darse cuenta de que es posible girar el cigüeñal no solo con un pistón, sino con varios a la vez. La más sencilla fue la fabricación de un motor en línea: agregaron algunos cilindros más.

El mundo pudo ver la primera unidad de cuatro cilindros a fines del siglo XIX. Es imposible comparar su potencia con un motor moderno. Sin embargo, en términos de eficiencia, fue superior a todos sus predecesores. Se aumentó la potencia debido al aumento del volumen de trabajo, es decir, al agregar cilindros. Con bastante rapidez, los especialistas de varias empresas pudieron crear motores de varios cilindros hasta monstruos de 12 cilindros.

Principio de funcionamiento

¿Cómo funciona ICE? Aparte de que cada motor tiene un número diferente de cilindros, un motor en línea de seis o cuatro cilindros funciona de la misma manera. El principio se basa en las características tradicionales de cualquier motor de combustión interna.

Todos los cilindros del bloque están dispuestos en una fila. El cigüeñal, accionado por pistones debido a la energía de la combustión del combustible, es el único para todas las partes del grupo cilindro-pistón. Lo mismo se aplica a la culata. Es el único para todos los cilindros. De todos los motores en línea existentes, se pueden distinguir diseños balanceados y no balanceados. Consideraremos ambas opciones a continuación.

Saldo

Es importante debido al complejo diseño del cigüeñal. La necesidad de equilibrado depende del número de cilindros. Cuantos más haya en un ICE en particular, mayor debería ser el saldo.

Un motor desequilibrado solo puede ser de ese diseño, donde no hay más de cuatro cilindros. De lo contrario, aparecerán vibraciones durante el funcionamiento, cuya fuerza podrá destruir el cigüeñal. Incluso motores económicos de seis cilindroscon un equilibrador será mejor que los caros cuatro cilindros en línea sin ejes de equilibrado. Por lo tanto, para mejorar el equilibrio, un motor de cuatro pistones en línea a veces también puede requerir la instalación de ejes amortiguadores.

Posición del motor

Las unidades tradicionales de cuatro cilindros generalmente se montan longitudinal o transversalmente debajo del capó de un automóvil. Pero la unidad de seis cilindros solo puede instalarse longitudinalmente y nada más (con la excepción de algunos modelos Volvo y autos Chevrolet Epica).

El motor de combustión interna en línea, que tiene un diseño asimétrico con respecto al cigüeñal, también tiene características. A menudo, el eje se fabrica con piezas fundidas de compensación; estas piezas fundidas deben amortiguar la fuerza de inercia resultante del funcionamiento del sistema de pistón.

Inline-six hoy en día ya tiene menos popularidad, todo por culpa del importante consumo de combustible y las grandes dimensiones generales. Pero incluso a pesar del largo bloque de cilindros, el motor está perfectamente equilibrado.

Ventajas y desventajas de la unidad

Aparte de algunos matices, los motores de combustión interna en línea tienen las mismas ventajas y las mismas desventajas que la mayoría de los motores en V y los motores de otros diseños. El motor de cuatro cilindros es el más común, es el más sencillo y el más fiable. La masa es relativamente ligera, los costos de reparación son relativamente bajos. El único inconveniente es la f alta de ejes de equilibrio en el diseño. Este es el mejor motor de combustión interna para automóviles modernos, incluso para la clase media. También hay motores en línea de pequeña capacidad con menosel número de cilindros. Como ejemplo, el económico SeAZ Oka 1111 de dos cilindros.

Las unidades de seis cilindros tienen un equilibrio perfecto y aquí se compensa la f alta de un "cuatro". Pero hay un precio a pagar por el equilibrio. Por lo tanto, a pesar de las características significativamente mejores en comparación con los "cuatro", estos motores de combustión interna con una disposición de cilindros en línea en el motor son menos comunes. El cigüeñal es largo, el costo de producción es bastante alto y las dimensiones son relativamente grandes.

Límite técnico

Ahora no es el siglo XIX, pero las unidades de potencia modernas todavía están lejos de la perfección técnica. Y aquí, incluso las turbinas modernas y el combustible de alto octanaje no ayudarán. La eficiencia de un motor de combustión interna es de alrededor del 20% y el resto de la energía se gasta en fricción, inercia y detonación. Solo una quinta parte de la gasolina o el diésel se destinará a un trabajo útil.

Ya se desarrollaron las propiedades básicas de los motores con la mayor eficiencia. Al mismo tiempo, las cámaras de combustión y el grupo de pistones tienen volúmenes y dimensiones significativamente más pequeños. Debido al tamaño compacto, las piezas tienen menos inercia, lo que reduce la probabilidad de daños por detonación.

Las características de diseño de los pistones compactos presentan ciertas limitaciones. Con un alto grado de compresión, debido al pequeño tamaño, se reduce la transmisión de la presión del pistón a la biela. Si los pistones tienen un diámetro mayor, es imposible obtener un trabajo equilibrado preciso debido a la enorme complejidad. Incluso un motor BMW moderno tiene estosdeficiencias, aunque fue desarrollado por ingenieros alemanes.

Conclusión

Desafortunadamente, la construcción de motores ha llegado a su límite tecnológico. Es poco probable que los científicos hagan descubrimientos técnicos serios y logren una mayor eficiencia de un motor de combustión interna. Así que todos esperamos que llegue la era de los vehículos eléctricos.