Motor V12 - V12 engine

Para outros usos, consulte V12 (desambiguação) .
Motor Porsche 3512 de Fórmula Um 1991

Um motor V12 é um motor de pistão de doze cilindros em que dois bancos de seis cilindros são dispostos em uma configuração em V em torno de um virabrequim comum. Os motores V12 são mais comuns do que os motores V10 . No entanto, eles são menos comuns do que os motores V8 .

O primeiro motor V12 foi construído em 1904 para uso em barcos de corrida . Devido à natureza equilibrada do motor e à entrega suave de potência , os motores V12 foram encontrados nos primeiros automóveis de luxo, barcos, aeronaves e tanques. Os motores de aeronaves V12 atingiram seu apogeu durante a Segunda Guerra Mundial, após o qual foram substituídos principalmente por motores a jato. Nas corridas de Fórmula 1, os motores V12 eram comuns durante o final dos anos 1960 e início dos anos 1990.

As aplicações dos motores V12 no século 21 têm sido como motores marítimos, em locomotivas ferroviárias, como grande potência estacionária, bem como em alguns carros esportivos e luxuosos europeus.

Projeto

Equilíbrio e suavidade

Cada banco de um motor V12 funciona essencialmente como um motor de seis cilindros em linha , que por si só tem equilíbrio perfeito entre os motores primário e secundário . Usando o ângulo V correto, um motor V12 pode, portanto, ter um equilíbrio perfeito. A ordem de disparo uniforme para um motor V12 de quatro tempos tem um intervalo de 60 graus, portanto, um motor V12 pode ser perfeitamente equilibrado apenas se um ângulo V de 60 graus for usado. Muitos motores V12 usam um ângulo V de 60 graus entre os dois bancos de cilindros. Os motores V12 com outros ângulos em V foram produzidos, às vezes usando crankpins divididos para reduzir as vibrações desequilibradas. A desvantagem de um motor V12 é o custo extra, a complexidade e as perdas por atrito em comparação com os motores que contêm menos cilindros.

A qualquer momento, três dos cilindros em um motor V12 estão em seu curso de potência, o que aumenta a suavidade do fornecimento de potência, eliminando lacunas entre os pulsos de potência.

Um motor V12 com um ângulo de V de 180 graus é freqüentemente chamado de motor flat-doze (ou 'boxer doze'). No entanto, essa terminologia é incorreta para a maioria dos motores V12 de 180 graus, uma vez que eles usam crankpins compartilhados e, portanto, não são configurados como motores boxer.

Teoricamente, as partes giratórias de um motor de corrida V12 poderiam ser mais leves do que um motor V8 de crossplane de cilindrada semelhante, devido ao motor V12 não exigir contrapesos no virabrequim ou tanta massa inercial para o volante. Além disso, o sistema de escapamento de um motor V12 é muito mais simples do que seria necessário para um motor V8 de plano cruzado para obter o ajuste dos gases de escape pulsados. No entanto, o uso de motores V12 em corridas de automóveis é incomum no século XXI.

Tamanho e deslocamento

Um motor V12 de 60 graus é normalmente mais estreito do que um motor V6 ou V8 de 90 graus de cilindrada semelhante. No entanto, o motor V12 é geralmente mais longo do que os motores V6 e V8. O comprimento adicionado muitas vezes torna difícil encaixar um motor V12 em um carro de passageiros, mas o comprimento não é normalmente um problema para caminhões e aplicações estacionárias. Devido à sua largura mais estreita, o V12 é comum como locomotiva, tanque blindado e motores marítimos. Nessas aplicações, a largura do motor é limitada por estreitas folgas de ferrovias ou ruas , enquanto o comprimento do veículo é mais flexível.

Em barcos com duas hélices, dois motores V12 podem ser estreitos o suficiente para ficarem lado a lado, enquanto três motores V12 às vezes são usados ​​em configurações de três hélices de alta velocidade. Os navios de cruzeiro grandes e rápidos podem ter seis ou mais motores V12. Em aviões de caça e bombardeiro históricos com motor a pistão, a configuração V12 longa e estreita usada em aeronaves de alto desempenho os tornava mais aerodinâmicos do que outros motores, particularmente o motor radial largo e curto .

Uso em embarcações marítimas

Motor de barco de corrida Craig-Dörwald 1904
Dois grandes motores marítimos

O primeiro motor V (um design V-twin) foi construído pela Daimler em 1889, depois o primeiro motor V8 foi construído por Antoinette em 1903. Seguiu-se o primeiro motor V12 em 1904, que foi construído pela Putney Motor Works em Londres para uso em barcos de corrida. Conhecido como o motor "Craig-Dörwald" em homenagem aos sócios fundadores de Putney, o motor V12 foi baseado no motor de dois cilindros existente de Putney com um design de cabeça chata , um ângulo em V de 90 graus e um cárter de alumínio. Como em muitos motores marítimos, a árvore de cames pode ser deslizada longitudinalmente para engatar um segundo conjunto de cames , dando a válvula de controle que inverteu a rotação do motor para obter a propulsão da popa . O motor tinha uma cilindrada de 18,4 L (1.120 cu in), um peso de 430 kg (950 lb) e desenvolveu barcos de corrida de 12 m (40 ft), mas pouco se sabe sobre suas conquistas em competições.

Mais dois V12s apareceram na temporada de corridas de barcos a motor de 1909-1910. A Lamb Boat & Engine Company nos Estados Unidos construiu um motor de 25,5 L (1.559 cu in) para o barco 'Lamb IV' de 10 m (32 pés) da empresa. A Orleans Motor Company construiu um enorme motor V12 de cabeça chata de 56,8 L (3.464 cúbicos) com uma potência estimada de "quase 298 kW (400 bhp)". Em 1914, Panhard construiu dois motores V12 de 38,6 L (2.356 cu in) com quatro válvulas por cilindro, que foram projetados para uso em barcos de corrida.

Grandes motores a diesel V12 são navios de cruzeiro modernos comuns, que podem ter até seis desses motores. Um exemplo de motor marítimo V12 produzido atualmente é o motor Wärtsilä 46F , onde a versão V12 tem um deslocamento de 1.157 L (70.604 cu in) e uma potência de 14.400 kW (19.300 CV).

Uso em aviões

1900 a 1930

Motor de avião Liberty L-12 de 1917
Motor de avião Renault 12Dc, por volta de 1925

Cinco anos após o lançamento do primeiro motor V12, a Renault apresentou o primeiro motor V12 para aeronaves em 1909. Esse motor tinha um ângulo V de 60 graus, refrigeração a ar e válvula de admissão sobre escape (cabeça F). Ele tinha um deslocamento de 12,2 L (740 cu in), um peso de 350 kg (772 lb) e produzia 103 kW (138 cv) a 1.800 rpm. A hélice foi acionada da extremidade dianteira do eixo de comando, girando assim a velocidade da hélice na metade da velocidade de uma hélice acionada por virabrequim típica, a fim de melhorar a eficiência da hélice. O motor Renault foi imitado de perto pelo RAF 4 e seus derivados, que foram usados ​​por vários aviões militares britânicos durante a Primeira Guerra Mundial. O motor RAF 4 tinha um deslocamento de 13,2 L (806 cu in), pesava 289 kg (637 lb) e produziu 104 kW (140 cv) a 1.800 rpm.

Em março de 1914, uma versão de protótipo do motor Sunbeam Mohawk V12 foi lançada no Reino Unido, baseada no motor de corrida 'Toodles V'. A versão de produção foi avaliada em 168 kW (225 hp) a 2.000 rpm, tornando-o o motor de avião mais potente da Grã-Bretanha na eclosão da Primeira Guerra Mundial. Durante e após a Primeira Guerra Mundial, várias empresas nos Estados Unidos produziram o Liberty Motor L-12 . Na Áustria, os motores Austro Daimler V12 eram usados ​​pelos grandes barcos voadores da Força Aérea Naval e produziam até 257 kW (345 CV). Ao final da Primeira Guerra Mundial, os V12s estavam bem estabelecidos na aviação, equipando alguns dos maiores e mais novos aviões de caça e bombardeiro.

Após a Primeira Guerra Mundial, muitos Zeppelins usaram motores V12 fabricados por Maybach e Daimler . Os motores V12 impulsionaram as primeiras travessias transatlânticas pelos barcos voadores Curtiss NC (usando quatro motores Liberty L-12), a primeira travessia transatlântica sem paradas em um Vickers Vimy (usando dois motores Rolls-Royce Eagle ) e a primeira travessia transatlântica por um dirigível na classe R-34 (usando cinco motores Sunbeam Maori ).

1940 até o presente

Motor de avião Rolls-Royce Merlin 1946 em um Avro York

Os motores V12 atingiram seu apogeu durante a Segunda Guerra Mundial com motores como o britânico Rolls-Royce Merlin e Rolls-Royce Griffon , o soviético Klimov VK-107 e Mikulin AM-38 , o americano Allison V-1710 e o alemão Daimler-Benz DB 600 e Junkers Jumo . Esses motores geravam cerca de 750 kW (1.000 HP) no início da guerra e mais de 1.100 kW (1.500 HP) em seu estágio final de evolução. Este rápido aumento na produção de energia foi devido à tecnologia, como supercompressores de várias velocidades e combustíveis de alta octanagem , e o layout V12 foi comumente adotado devido às suas baixas vibrações para que os motores potentes não destruíssem a fuselagem leve dos caças.

As forças aliadas usaram motores V12 com um design "vertical", enquanto muitos motores alemães (além do BMW VI , que foi projetado antes da Segunda Guerra Mundial), usavam um design de motor invertido , que tinha um centro de gravidade inferior e piloto aprimorado visibilidade para projetos monomotores. O único motor V12 invertido de projeto americano de qualquer tipo a ter serviço ainda limitado na Segunda Guerra Mundial foi o Ranger V-770 refrigerado a ar , que foi usado em aeronaves que eram usadas apenas para fins de treinamento dentro dos Estados Unidos, como o Fairchild AT-21 Gunner .

O motor Rolls-Royce Merlin V12 foi usado em várias aeronaves britânicas, incluindo os caças Hawker Hurricane e Supermarine Spitfire , e os bombardeiros Avro Lancaster e de Havilland Mosquito . O furacão e o Spitfire desempenharam papéis vitais na Batalha da Grã-Bretanha . A configuração longa e estreita do V12 contribuiu para uma boa aerodinâmica, enquanto sua suavidade permitiu seu uso com fuselagens relativamente leves e frágeis.

Nos Estados Unidos, o motor Rolls-Royce Merlin foi produzido sob licença pela Packard Motor Car Company, que foi usado no caça P-51 Mustang . Este motor também foi incorporado em alguns modelos do Curtiss P-40, especificamente no P-40F e P-40L. O Packard Merlins impulsionou aeronaves Hurricane, Lancaster e Mosquito de fabricação canadense, bem como o Spitfire Mark XVI de fabricação britânica , que era o mesmo que o Mark IX com seu Merlin de fabricação britânica. O Allison V-1710 foi o motor V12 refrigerado a líquido projetado nos Estados Unidos que foi usado em serviço ativo durante a Segunda Guerra Mundial. Ele foi usado inicialmente no P-38 Lightning , mas o sistema do turboalimentador exigia dutos volumosos e tinha um desempenho ruim em altas altitudes. Em 1943, uma versão usando um superalimentador mecânico mais convencional começou a ser produzida.

Após a Segunda Guerra Mundial, os motores V12 tornaram-se geralmente obsoletos em aeronaves devido à introdução de motores turbo- jato e turboélice que tinham mais potência para seu peso e menos complicações.

Uso em automóveis

Em automóveis, os motores V12 são menos comuns do que os motores com menos cilindros, devido ao seu tamanho, complexidade e custo. Eles têm sido usados ​​principalmente em carros esportivos caros e luxuosos, graças à sua potência, operação suave e som característico.

Década de 1910

Motor Packard Twin Six 1916

Um dos primeiros registros de uso de motores V12 em automóveis foi em outubro de 1913, quando um carro de corrida feito sob encomenda competiu no circuito de Brooklands, no Reino Unido. O carro foi inscrito por Louis Coatalen , engenheiro-chefe da Sunbeam Motor Car Company. Foi nomeado 'Toodles V' (após o apelido de Coatalen para sua esposa) e alcançou vários recordes de velocidade em 1913 e 1914. O motor V12 tinha um deslocamento de 9,0 L (549 cu in), um cárter de alumínio, cilindros de ferro com L- câmaras de combustão em forma, um tubo de válvula cam-in-block e um ângulo em V de 60 graus. Cada banco do motor consistia em dois blocos de cilindros com três cilindros cada. A folga das válvulas foi ajustada retificando as peças relevantes, faltando ao motor qualquer meio fácil de ajuste. Isso refletia a intenção de o motor ser usado posteriormente em aeronaves, uma vez que qualquer método de ajuste que pudesse dar errado em vôo deveria ser evitado. Como inicialmente construído, o V12 tinha 150 kW (200 bhp) a 2.400 rpm e pesava aproximadamente 340 kg (750 lb).

Entre os primeiros carros de produção a usar um motor V12 estavam o Packard Twin Six 1915, o motor National V12 1915 e o Weidely Pathfinder 1917 ; todos construídos nos Estados Unidos.

Década de 1920 a 1940

Motor Cadillac Série 370A 1931

Durante o final da década de 1920, o número de marcas oferecendo motores V12 para seus carros de passageiros aumentou e atingiu o pico na década de 1930. A falta de vibração e som, suavidade inerente e maior potência foram citados como os principais benefícios para os motores V12. A gasolina para automóveis produzida nas décadas de 1920 e 1930 tinha uma taxa de octanagem mais baixa , levando a classificações de desempenho do motor mais baixas, e suportes de motor com isolamento de vibração raramente eram instalados nos carros de passageiros na década de 1920 e no início da década de 1930. Adicionar mais cilindros ao motor era uma das várias técnicas para aumentar o desempenho.

Os automóveis de passageiros europeus com motores V12 foram:

Os carros de passageiros americanos com motores V12 foram:

As dificuldades econômicas causadas pela Grande Depressão significaram que todas as montadoras americanas, exceto Lincoln, interromperam a produção de motores V12 no final da década de 1930. O próprio Lincoln cessaria a produção de V12 em 1948, e nenhuma montadora americana construiu motores V12 desde então. Melhorias no projeto do motor, ou seja, câmara de combustão, forma do pistão, sistema de distribuição de combustível e outros, permitiram que os motores V8 mais leves e mais baratos superassem os motores V12 em desempenho.

1945 a 1960

Motor Ferrari Colombo 1961 em uma Ferrari 250TR Spyder

Após o fim da Segunda Guerra Mundial, a austeridade econômica e as mudanças no gosto em muitos países europeus levaram ao desaparecimento dos automóveis de luxo com motores V12 nas décadas de 1940 e 1950. Lincoln continuou a produção limitada de carros de luxo com motores V12 de 1946 a 1948. Os fabricantes americanos se concentraram em melhorar continuamente os motores V8 e seu desempenho durante a década de 1950, levando à primeira "guerra de cavalos de força" na década de 1960.

Na Itália, Enzo Ferrari apresentou seu primeiro carro de passageiros, Ferrari 166 Inter , em 1948 e equipou-o com motor Colombo V12 2.0 L (122 cu in) . Insatisfeito com a confiabilidade e a crueza de sua Ferrari 250 GT, Ferruccio Lamborghini queria desenvolver seus próprios carros de passeio, mais sofisticados e confiáveis ​​do que os produzidos pela Ferrari. Seu primeiro carro de passageiros, um grand tourer, era 350 GT com motor DOHC de 3,5 L (214 cu in). Ambos os fabricantes têm uma longa história de produção de veículos com motores V12, que continua ininterrupta até hoje.

A Cadillac experimentou os motores V12 em 1963 e 1964 como uma opção de motor potencial para seu primeiro carro com tração dianteira, Cadillac Eldorado . No entanto, a Cadillac estava insatisfeita com o desempenho de seu motor V12, tendo pouca vantagem sobre o V8 de grande cilindrada, que era mais barato para ampliar para mais potência.

Década de 1970 até o presente

Motor Jaguar V12 1971-1975
Motor Mercedes-Benz M120 1991-1997

Na Europa, vários fabricantes adicionaram motores V12 à sua linha, conforme listado abaixo:

  • Jaguar: O motor Jaguar V12 era um design SOHC todo em alumínio com deslocamentos de 5,3–6,0 L (323–366 cu in) que foi produzido de 1971 a 1997 no E-Type , XJS e XJ. A primeira aplicação para o motor foi uma versão de 5,3 litros usada no carro esportivo Jaguar E-Type.
  • BMW: A produção de motores V12 começou com o motor BMW M70 SOHC apresentado no sedã de luxo Bmw 750 1987 . O motor também foi usado no E31 8 Series. O motor foi atualizado para um motor DOHC V12 em 2003, depois para um motor DOHC V12 turboalimentado que está em produção desde 2008 até o presente na Série 7. Os motores BMW V12 também foram usados ​​em vários modelos Rolls-Royce, começando em 1998 com o Rolls-Royce Silver Seraph .
  • Mercedes-Benz: O primeiro motor V12 da empresa foi o motor Mercedes-Benz M120 , um motor DOHC 6.0 L (366 cu in) introduzido no sedã de luxo Mercedes-Benz 600 SE 1991 . Este motor foi substituído por um motor SOHC V12 em 1998, então um motor SOHC V12 turbo que está em produção desde 2003 até o presente. Os motores V12 da Mercedes-Benz também foram usados ​​em vários modelos Maybach, começando com o Maybach 57 e 62 em 2002.
  • Aston Martin: O 1999 Aston Martin DB7 V12 Vantage usou o primeiro motor V12 da empresa, um design DOHC de 5,9 L (362 cu in). Variações desse motor foram usadas no Vanquish , DB9 , DBS V12 , Rapide , Virage e V12 Vantage . Este motor foi substituído por um motor DOHC V12 turboalimentado, que foi introduzido no Aston Martin DB11 e foi produzido de 2016 até o presente.
  • Audi: O SUV Q7 2008-2012 foi movido pelo motor Audi 6.0 V12 48v TDI , que foi o primeiro motor diesel V12 usado em um carro de produção.

Nos Estados Unidos, nenhum motor V12 produzido em massa foi construído desde a década de 1940, com os fabricantes americanos preferindo usar motores V8 de grande cilindrada.

Os fabricantes japoneses raramente produzem motores com grandes cilindradas, portanto, os motores V12 são muito raros. O único motor V12 japonês é o motor Toyota GZ 1997-2016 , um design DOHC de 5.0 L (305 cu in) que foi usado na limusine Toyota Century .

Na China, a limusine Hongqi HQE de 2009 , movida por um motor DOHC V12 de 6,0 L (366 cu in), é o único carro chinês a ser produzido com um motor V12.

Lista de motores de produção V12

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Corrida de motos

Os motores V12 têm sido usados ​​com frequência na Fórmula 1, principalmente da temporada de 1966 à temporada de 1969 . O primeiro motor V12 usado na Fórmula 1 foi no carro de corrida Honda RA271 de 1964 , e continuou até o carro de corrida 1968 Honda RA301 . A temporada de 1966 viu os motores V12 se tornarem populares, com novos motores V12 da Ferrari, Maserati e Weslake. O motor da Ferrari estreou no carro de corrida Ferrari 312 e foi usado até o Ferrari 312B de 1975 , após o qual a Ferrari mudou para um motor flat-doze. O motor da Maserati foi introduzido no Cooper T81 e foi usado até o Cooper T86 de 1969 . O motor Weslake V12 foi usado de 1966 a 1968 e foi introduzido no carro de corrida Eagle Mk1 . A BRM produziu motores V12 do carro de corrida BRM P133 de 1968 até o BRM P207 de 1977 . O motor Matra Sports V12 foi introduzido no carro de corrida Matra MS11 de 1968 e usado até o Ligier JS9 de 1978 . Poucos motores V12 foram usados ​​na década seguinte, com exceção do Alfa Romeo V12 que foi usado pela primeira vez pelo Brabham BT48 de 1979 e depois pela Alfa Romeo até o Alfa Romeo 182 de 1982 .

O ressurgimento dos motores V12 na Fórmula 1 começou em 1989, com o lançamento do carro de corrida Ferrari 640 . A Ferrari continuou a usar motores V12 até que o Ferrari 412 T2 de 1995 se tornou o último carro de Fórmula 1 a usar um motor V12. O motor Lamborghini LE3512 foi usado por várias equipes entre 1989 e 1993. O motor Honda RA122-E foi usado pela primeira vez no McLaren MP4 / 6 de 1991 e correu até o McLaren MP4 / 7A de 1992 . O motor Yamaha OX99 foi usado no Brabham BT59 de 1990 até o Brabham BT60 de 1992 . O motor V12 aspirado naturalmente mais potente usado na Fórmula 1 foi o Tipo 043 , usado pela Ferrari em {{F1 | 1994]], que produziu 850 cv a 15.800 rpm.

No protótipo de corrida de carros esportivos, o muito bem-sucedido Audi R10 TDI 2006-2008 usava um motor diesel V12 biturbo. O Peugeot 908 HDi FAP , lançado em 2007, também usava um motor diesel biturbo V12.

Uso em caminhões

Motor GMC Twin Six 1961

Vários fabricantes de caminhões produziram motores a diesel V12 em vários momentos. Por exemplo, o Tatra T813 de 1967–1982 , construído na Tchecoslováquia, usava um motor a diesel V12 de aspiração natural de 17,6 L (1.074 cu in) , e o Tatra T815 de 1983 atual está disponível com um motor a diesel V12 de 19,0 L (1.159 cu in) nas formas naturalmente aspirada e turboalimentada. Nos Estados Unidos, foram produzidas as versões V12 do Detroit Diesel Series 71 1938-1995 , do Detroit Diesel Series 149 1967-1999 e do Detroit Diesel Series 92 1974-1995 . No Japão, a Isuzu produziu motores a diesel V12 de aspiração natural de 14,0 L (854 cu in) a 22,0 L (1.343 cu in) em 1976-2000, para seus caminhões pesados.

Caminhões que usam motores V12 a gasolina (gasolina) são raros, no entanto, vários foram produzidos nos Estados Unidos da década de 1930 até a década de 1970. Em 1931, a American La France começou a produzir caminhões de bombeiros com motores a gasolina V12 baseados no motor Lycoming BB . Em 1935, o motor V12 usado pelo carro de luxo Pierce Arrow foi instalado em caminhões de bombeiros construídos pela Seagrave (com produção continuando até 1970, já que Seagrave adquiriu o equipamento para fabricar os motores Pierce Arrow). O motor GMC Twin Six 11,5 L (702 cu in) a gasolina de 1960-1965 era basicamente o motor GMC 351 V6, dobrado, com quatro tampas de balancim e quatro coletores de escapamento. A potência de pico foi de apenas 250 hp (186 kW). No entanto, o torque máximo foi de 793 N⋅m (585 lb⋅ft).

Uso em locomotivas ferroviárias

Muitas locomotivas a diesel usam motores V12. Os exemplos incluem o motor EMD 12-710 de 2,39 MW (3.200 HP) e o motor GEVO-12 de 3,28 MW (4.400 HP) (usado nas locomotivas norte-americanas GE ES44AC ).

Os motores V12 usados ​​em locomotivas ferroviárias incluem:

Fabricante Modelo Calibre Golpe Cilindrada do motor rpm KW kg
MTU R43 170 mm (6,7 pol.) 195 mm (7,7 pol.) 53.113 cc (53.113 L) 1800 2.400 6.000
MTU 2000 130 mm (5,1 pol.) 150 mm (5,9 pol.) 23.892 cc (23.892 L) 1800 600 3000
EMD 710 190 mm (7,5 pol.) 210 mm (8,3 pol.) 71.449 cc (71.449 L) 950 2500
GE 7FDL 220 mm (8,7 pol.) 230 mm (9,1 pol.) 104.917 cc (104.917 L) 1050 2.400
Cummins Qs 170 mm (6,7 pol.) 190 mm (7,5 pol.) 51,751 cc (51,751 L) 1800 2200
CARA 2842 128 mm (5,0 pol.) 145 mm (5,7 pol.) 22.390 cc (22,39 L) 2800 580
GATO 3512 150 mm (5,9 pol.) 170 mm (6,7 pol.) 36.050 cc (36,05 L) 1800 1500
Perkins
Wartsila 200

Uso em veículos blindados de combate

Protótipo de motor tanque Chrysler A65 1943

O V12 é uma configuração de motor comum para tanques e outros veículos blindados de combate . Alguns exemplos são:

Veja também

Referências