Flat-twin engine - Flat-twin engine
Um motor duplo plano é um motor de combustão interna de dois cilindros com os cilindros em lados opostos do virabrequim. O tipo mais comum de motor duplo plano é o motor duplo boxer , em que ambos os cilindros se movem para dentro e para fora ao mesmo tempo.
O design flat-twin foi patenteado por Karl Benz em 1896 e o primeiro motor flat-twin de produção foi usado no carro Phaeton de 8 HP Lanchester lançado em 1900. O motor flat-twin foi usado em vários outros carros desde então, no entanto, um motor mais comum o uso é em motocicletas; os primeiros modelos orientavam os cilindros em linha com a estrutura, no entanto os modelos posteriores mudaram para os cilindros perpendiculares à estrutura para fornecer um resfriamento uniforme em ambos os cilindros.
Os motores flat-twin também foram usados em várias aeronaves até a década de 1930 e em várias aplicações estacionárias das décadas de 1930 a 1960.
O fabricante australiano de cortadores de grama Victa também produziu um cortador de grama de motor plano duplo de agosto de 1975 a 1980, apelidado de 'Twin 500' e 'Supremo'. Esses motores foram fabricados no Canadá. Eles são muito frágeis, já que a produção viu poucos números mais prováveis devido a problemas relacionados à ignição e combustível nos primeiros modelos, o supremo (sendo o modelo posterior) corrigiu todos esses problemas com um pistão em cúpula traseiro, misturadores de cárter e sistema de ignição refinado
Design típico
A maioria dos motores de duplo plano usa uma configuração boxer para o virabrequim e, portanto, são chamados de motores "boxer duplo". Em um motor boxer duplo, o virabrequim de 180 ° move os pistões em fase um com o outro, portanto, as forças geradas por um pistão são anuladas pelo outro, resultando em excelente equilíbrio primário. A ordem de disparo com espaçamento uniforme também auxilia na redução da vibração. As forças iguais e opostas em um motor duplo boxer, no entanto, geram um par oscilante , devido à distância de deslocamento entre os pistões ao longo do virabrequim.
Um sistema de ignição comumente usado é a faísca desperdiçada , que é um sistema de ignição simples que usa uma bobina de dupla extremidade acionando ambas as velas de ignição em cada revolução (ou seja, durante os cursos de compressão e exaustão). Este sistema não tem distribuidor e requer apenas um único disjuntor de contato e bobina para o motor.
Pressão do cárter
A configuração boxer dupla pode causar pressão do cárter durante cada curso do pistão para dentro e despressurização durante cada curso do pistão para fora, uma vez que ambos os pistões estão se movendo para dentro ou para fora ao mesmo tempo. Esse efeito de bombeamento do cárter (também encontrado em motores de cilindro único e motores de dois cilindros paralelos de 360 °) geralmente é resolvido por meio de um respiro do cárter.
O Citroën 2CV boxer bimotor aproveitou este efeito de bombeamento para manter um vácuo parcial dentro do cárter, a fim de reduzir vazamentos de óleo quando um retentor de óleo não funciona bem. Isso foi conseguido usando uma válvula unidirecional (uma aba de couro ou borracha sobre um orifício no cárter), para deixar o ar escapar do cárter, mas não entrar nele.
Formulários
Automóveis
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O início do motor duplo plano foi em 1896, quando Karl Benz obteve uma patente para o projeto. Um ano depois, sua empresa Benz & Cie apresentou o primeiro motor duplo plano, um design boxer chamado de "contra motor".
Em 1900, a The Lanchester Engine Company iniciou a produção do Lanchester 8 hp Phaeton , que usava um motor duplo plano. Esse motor tinha um projeto incomum de dois virabrequins contra-rotativos, com cada pistão preso ao virabrequim por uma biela grossa. Cada pistão também era conectado ao outro virabrequim por duas bielas mais finas, fazendo com que os dois pistões se movessem no mesmo eixo. Ele também fez com que a reação de torque de um virabrequim cancelasse a reação de torque do outro, cancelando a reação de torque no motor. Lanchester usou este projeto de motor até 1904.
Outros usos iniciais de motores duplos planos foram o Ford Modelo A 1903-04 , o Ford Modelo C 1904-1905 , o Ford Modelo F 1905-1906 . e vários modelos de carros Jowett de 1910 a 1937.
O Citroën 2CV , produzido de 1948 a 1990, foi um dos primeiros carros com tração dianteira a usar um motor plano. O 2CV era movido por um motor boxer duplo refrigerado a ar. Também em 1948, o Panhard Dyna X foi lançado com tração dianteira e um motor boxer duplo refrigerado a ar. Outros carros após a Segunda Guerra Mundial usando dois motores boxer foram a van Jowett Bradford 1945-1954 , o DAF Daffodil 1961-1976, o Toyota Publica 1961-1978 , o carro esportivo Toyota Sports 800 1965-1969 e vários modelos de tração dianteira da Citroën e Panhard . Vários carros com motor traseiro também foram produzidos com dois motores boxer originalmente projetados para motocicletas, como o 1957-1975 Puch 500 , o 1957-1959 BMW 600 e o 1959-1965 BMW 700 . A fabricante brasileira Gurgel Motores usou um motor boxer-bimotor refrigerado a água (boxer-quatro refrigerado a ar da Volkswagen) em vários modelos de 1988 a 1994.
O motor Toyota U era um motor duplo resfriado a ar produzido de 1961 a 1976. Introduzido no carro subcompacto Toyota Publica , o motor U também foi usado no pequeno veículo comercial Toyota MiniAce e no carro esportivo Toyota Sports 800 .
Motocicletas
Montagem transversal
Os benefícios de usar um motor duplo plano montado com o virabrequim funcionando perpendicularmente ao quadro (portanto, os cilindros estando alinhados com o quadro) são um centro de gravidade baixo e um sistema de transmissão por correia ou corrente pode ser usado para transmitir a movimentação para a roda traseira. No entanto, as desvantagens são a distribuição desigual de calor (o cilindro dianteiro é mais resfriado do que o cilindro traseiro) e uma distância entre eixos mais longa é freqüentemente necessária devido ao comprimento do motor.
O primeiro motor de duas motocicletas foi construído em 1905 pela Light Motors Company no Reino Unido. Originalmente chamado de Fée (rebatizado de "Fairy" logo após seu lançamento), ele foi projetado como um "sistema de motor de bicicleta" que transmitia potência a uma polia na roda traseira por meio de uma corrente. A Manufacture of the Fairy foi adquirida pela Douglas Engineering Company , um dos fornecedores da Light Motors, quando a Light Motors Company fechou em 1907. Mais tarde, em 1907, Douglas mudou o sistema de transmissão do projeto de corrente e polia para um sistema acionado por correia diretamente do motor. Desenvolvimentos posteriores da motocicleta Douglas foram feitos com os cilindros alinhados com o quadro até a Segunda Guerra Mundial.
Outras primeiras motocicletas duplas usavam um layout semelhante, com seus cilindros alinhados ao longo do quadro e, portanto, com o virabrequim transversalmente ao quadro.
Em 1914, o principal fornecedor de caixas de câmbio do cubo traseiro, Sturmey-Archer , introduziu uma caixa de câmbio com eixo intermediário de 3 velocidades com kick-starter integrado, o que representou um problema de projeto para motocicletas com motores duplos planos montados transversalmente. Esta caixa de câmbio poderia ser facilmente localizada atrás de um motor monocilíndrico ou duplo em V, no entanto, esse arranjo resultaria em uma distância entre eixos excessivamente longa para motores de dois cilindros planos. As soluções para esse problema incluíam o uso de um contraeixo abaixo do motor (como usado pelo Douglas Fairy), ou uma caixa de câmbio localizada acima do motor, embora em alguns casos os cilindros fossem curtos o suficiente para usar a caixa de câmbio no local tradicional atrás do motor.
Em 1916, a maioria das motocicletas de dois andares ainda usava um motor montado transversalmente. Os modelos europeus nessa época incluíam o Bradbury 3,5 hp, o Brough HB , os modelos Douglas 2,75 hp e 4 hp, os modelos Humber 3,5 hp e 6 hp, o Matchless 6 hp, o Montgomery 6 hp, Williamson Flat Twin 8 hp, e a Bayerische Flugzeugwerke Helios (a predecessora da primeira motocicleta da BMW). Os modelos produzidos nos Estados Unidos incluiu o modelo indiano O ea Harley-Davidson Modelo W .
Montagem longitudinal
O principal benefício de montar um motor duplo plano com o virabrequim alinhado com o chassi (portanto, os cilindros colocados lateralmente no chassi) é que um motor refrigerado a ar recebe a mesma quantidade de resfriamento para cada cilindro. A Harley-Davidson XA , que usava um motor duplo plano com os cilindros ao longo do quadro, manteve uma temperatura do óleo 100 ° F (56 ° C) mais fria do que uma Harley-Davidson WLA com um V-gêmeo com os cilindros alinhados com a moldura. Um benefício colateral é que os cilindros fornecem proteção ao ciclista em caso de colisão ou queda e mantêm os pés aquecidos no tempo frio. As desvantagens são que o motor não pode ser montado tão próximo ao solo (caso contrário, os cilindros podem arranhar o solo durante as curvas) e que isso expõe os cilindros e as tampas das válvulas ao perigo de danos por colisão.
A montagem longitudinal também significa que a reação de torque irá torcer a motocicleta para um lado (como em acelerações / desacelerações bruscas ou ao abrir o acelerador em ponto morto) em vez de mudar o equilíbrio de peso entre as rodas dianteiras e traseiras. No entanto, muitas motocicletas modernas reduzem esse efeito girando os volantes ou alternadores na direção oposta à do virabrequim.
Uma das primeiras motocicletas com motor duplo plano montado longitudinalmente foi a ABC 1916 , construída no Reino Unido. Para acomodar a transmissão por corrente, o ABC usou uma transmissão chanfrada na caixa de engrenagens para mudar a direção da transmissão em noventa graus. A primeira motocicleta da BMW , a BMW R 32 de 1923, foi outro exemplo inicial de um motor duplo plano montado longitudinalmente, embora neste caso a potência fosse transmitida para a roda traseira por meio de uma transmissão do eixo.
Com o tempo, a montagem longitudinal tornou-se mais comum para motores de dois cilindros planos. A BMW tem uma longa história de motocicletas com dois motores, assim como Ural (Rússia) e Dnepr (Ucrânia).
Aviação
Em 1902, o monoplano Pearse (que mais tarde se tornaria uma das primeiras aeronaves a conseguir voar) era movido por um motor bimotor construído em uma fazenda por um inventor amador. Este motor usava o design incomum de um único pino de manivela compartilhado e pistões de dupla ação. Em 1908, a empresa francesa Dutheil-Chalmers iniciou a produção de motores de dois aviões duplos, que usavam dois virabrequins contra-rotativos. O motor Dutheil-Chlamers foi usado pelo avião experimental Santos-Dumont Demoiselle nº 20 de 1907 , com versões posteriores desse avião sendo produzidas com dois motores flat da Darracq e Clément-Bayard .
A maioria das aeronaves com motor a pistão usava mais de dois cilindros, no entanto, outros motores de aeronaves duplas planas das décadas de 1920 e 1930 incluem o americano Aeronca E-107 e Aeronca E-113 , o britânico Bristol Cherub e o tchecoslovaco Praga B2 . O HKS_700E é um gêmeo plano refrigerado a óleo para aeronaves ultraleves que está atualmente em produção.
Em aeronaves maiores, motores duplos planos têm sido usados em unidades de potência auxiliares (APUs). Um exemplo notável foi dado pela ABC Motors nas décadas de 1920 e 1930. Durante a Segunda Guerra Mundial, a empresa Reidel na Alemanha projetou e fabricou um motor bimotor de dois tempos como motores de partida para os motores Junkers Jumo 004, BMW 003 e Heinkel HeS 011
Outros usos
Os motores duplos planos Maytag 'Modelo 72' - produzidos de 1937 até algum tempo entre 1952 e 1960 - foram usados em várias aplicações, incluindo máquinas de lavar roupas.
Geradores elétricos usando motores duplos planos foram construídos pela Norman Engineering Company de 1932 a 1968 e por Douglas durante a Segunda Guerra Mundial. A Enfield Industrial Engines (parte da Royal Enfield ) produziu dois motores a gasolina de dois tempos durante a Segunda Guerra Mundial que foram usados para geradores e outros usos militares. Depois de 1945, a Enfield produziu motores diesel duplos planos, com aplicações que incluíam uso agrícola e marítimo. Coventry Victor introduziu uma versão diesel de seu existente de 688 cc a gasolina flat-twin em 1932 e passou a produzir motores flat-twin a diesel e a gasolina para uma variedade de usos industriais e marítimos na década de 1950.
Os gêmeos planos de dois tempos eram freqüentemente usados como motores de popa para barcos, pois eram mais suaves do que os motores de um cilindro. Na década de 1940, eles foram amplamente substituídos por motores de dois tempos de dois tempos, que eram mais fáceis de dar a partida e não apresentavam mais vibração excessiva.
Referências