Motor de cuatro cilindros en línea para niños
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Motor de cuatro cilindros en línea: ¿Cómo funciona?
El motor de cuatro cilindros en línea es un tipo de motor que se usa mucho en los coches. Imagina cuatro tubos, llamados cilindros, puestos uno al lado del otro en una fila. Dentro de cada cilindro, un pistón se mueve hacia arriba y hacia abajo. Todos estos pistones están conectados a un eje común llamado cigüeñal, que es el que convierte el movimiento de los pistones en el giro que mueve las ruedas.
Este tipo de motor se conoce como I4 o L4 (la "L" es por "longitudinal", para no confundirlo con el número 1). Es un diseño muy popular porque es bastante sencillo y funciona muy bien para muchos vehículos.
Aunque es un motor muy equilibrado en su movimiento principal, tiene una pequeña vibración que se siente más a medida que el motor es más grande o más potente. Por eso, los coches más grandes o de lujo suelen usar motores con más cilindros, que son más complejos pero también más suaves.
Casi todos los grandes fabricantes de coches han usado motores de cuatro cilindros en línea. Por eso, cuando oyes "motor de cuatro cilindros", casi siempre se refieren a este tipo. Es la configuración más común en los coches modernos.
¿Cuándo se inventó el motor de cuatro cilindros?
El primer motor para un coche lo hizo Karl Benz en 1885, y solo tenía un cilindro. Pero el primer motor de cuatro cilindros en línea fue diseñado por Nikolaus August Otto y Eugen Langen en 1876.
En 1898, la empresa Daimler entregó los primeros coches con un motor de cuatro cilindros en línea. Después, otras marcas, como la francesa Darracq, también empezaron a usar este tipo de motor en sus vehículos.
Con el tiempo, los motores de cuatro cilindros en línea se hicieron muy populares y empezaron a usarse en más coches, dejando atrás a los motores de uno o dos cilindros. Un ejemplo famoso es el Ford T de 1908, que ya llevaba un motor L4. Este diseño ha sido el más usado desde entonces.
¿Qué tamaño tienen estos motores?
Los motores de cuatro cilindros en línea se usan normalmente en coches con un tamaño de motor (llamado cilindrada) de hasta 3.0 litros. Sin embargo, hay excepciones. Por ejemplo, Porsche usó motores de 3.0 litros en sus coches deportivos 944 S2 y 968.
También ha habido motores L4 más grandes, como el del Ford A de 1927 (3.3 litros) o el Bentley 4.5 Litros de 1927-1931. Algunos coches antiguos diseñados para batir récords de velocidad tenían motores L4 enormes, como el Fiat S76 de 1911, con 28.4 litros.
Los motores diésel de cuatro cilindros en línea, que suelen girar a menos revoluciones, a menudo superan los 3.0 litros. Se usan en vehículos comerciales ligeros y camiones grandes. Incluso hay motores diésel L4 para barcos o locomotoras que son mucho más grandes.
En camiones pequeños y tractores, se usan motores L4 de hasta 5 litros. Por ejemplo, el tractor Kubota M135X tiene un motor L4 de 6.1 litros.
También existen motores L4 muy pequeños, como los de algunos coches pequeños de Japón, que pueden tener solo 550 cc. Estos motores modernos son muy avanzados y pueden ser bastante potentes para su tamaño.
Equilibrio y suavidad del motor
Un motor de cuatro cilindros en línea es mucho más suave que los motores de uno o dos cilindros. Por eso, ha sido la elección principal para muchos coches económicos durante años. Una de sus ventajas es que no tiene vibraciones molestas y puede cambiar de velocidad rápidamente.
Sin embargo, a altas velocidades, puede tener una pequeña vibración. Esto ocurre porque los pistones se mueven en parejas, y su movimiento no es perfectamente uniforme.
¿Por qué vibran un poco?
Los pistones en un motor L4 se mueven en parejas: cuando dos suben, los otros dos bajan. Aunque esto ayuda al equilibrio principal, la forma en que los pistones aceleran y desaceleran no es exactamente igual en la parte superior e inferior de su recorrido. Esto crea una pequeña vibración que sube y baja al doble de la velocidad del motor.
Esta vibración es más notable en motores grandes o que giran muy rápido. Para reducirla, algunos motores usan piezas especiales llamadas ejes de equilibrado.
¿Qué son los ejes de equilibrado?
La mayoría de los motores L4 pequeños (menos de 2.0 litros) usan soportes especiales para reducir las vibraciones. Pero en motores L4 más grandes, se usan los ejes de equilibrado. Estos ejes giran en direcciones opuestas al doble de la velocidad del cigüeñal para compensar las vibraciones.
En los años 70, Mitsubishi Motors mejoró esta idea colocando los ejes de equilibrado a diferentes alturas para reducir aún más las vibraciones. Muchas empresas como Porsche, Fiat y Saab han usado esta tecnología.
Aunque algunos motores L4 antiguos y grandes no tenían ejes de equilibrado, los motores modernos de alto rendimiento suelen necesitarlos para ser más suaves.
¿Por qué los motores con más cilindros son más suaves?
En un motor de cuatro cilindros, la "explosión" que impulsa cada pistón ocurre una tras otra, pero hay pequeñas pausas entre ellas. Esto hace que la entrega de potencia no sea totalmente continua.
En motores con más cilindros (como los de cinco, seis u ocho), las explosiones se superponen. Esto significa que una explosión comienza antes de que la anterior termine, lo que resulta en una entrega de potencia mucho más suave y con menos vibraciones. Por eso, los coches de lujo suelen tener motores con más cilindros.
Ventajas de los motores de cuatro cilindros
Los motores L4 tienen varias ventajas importantes:
- Economía: Son más baratos de fabricar, usar y mantener.
- Tamaño y peso: Son pequeños, compactos y ligeros. Esto ayuda a que el coche pese menos y consuma menos combustible, especialmente en la ciudad.
- Mantenimiento: Al ser ligeros, son más fáciles de desmontar para revisiones.
- Menos fricción: Tienen menos piezas móviles que un V6 o un V8, lo que reduce la fricción.
- Potencia constante: En un motor de cuatro tiempos, un motor de cuatro cilindros puede tener siempre un cilindro en la fase de "explosión", lo que es una ventaja sobre los motores con menos cilindros.
- Menos piezas: Solo tienen una culata (la parte superior del motor), a diferencia de los motores en "V" que tienen dos. Esto reduce las posibilidades de problemas y hace que sean más fiables.
Un ejemplo notable de motor L4 potente fue el BMW Megatron M12 de 1.5 litros de Fórmula 1, que ganó un campeonato mundial en 1983. Era capaz de producir muchísima potencia para su tamaño.
Motores de cuatro cilindros en automóviles
El motor L4 más pequeño producido en serie fue el de 358 cc del Mazda P360 Carol, un coche pequeño japonés de los años 60. Hoy en día, la mayoría de estos motores pequeños tienen alrededor de 700 cc. Para coches de serie modernos, el límite práctico suele ser de unos 2.5 litros.
Sin embargo, ha habido motores L4 más grandes, como el Pontiac L4 de 3186 cc de 1961. El Mitsubishi Pajero 3.2 DI-D tiene un motor L4 diésel de 3200 cc.
A principios del siglo XX, los motores L4 eran aún más grandes, algunos superando los 10.0 litros, como el Fiat S76 de 28.3 litros. Estos motores funcionaban a muy bajas revoluciones.
Algunos motores L4 importantes por su tecnología o historia incluyen:
- Motor Alfa Romeo Twin Cam: Uno de los primeros con doble árbol de levas y distribución de válvulas variable.
- Motor BMC A-Series: El primer motor usado en un coche de producción masiva con tracción delantera (el Mini).
- Motor Ford Model T: Uno de los motores más producidos de la historia.
- Motor Honda F20C: Con 2.0 litros y 250 caballos de fuerza, era muy potente para su tamaño sin usar turbocompresor.
- Motor Willys L-134: Conocido como "Go Devil", impulsó el Jeep de la Segunda Guerra Mundial.
A finales de los años 2000, los fabricantes de coches se esforzaron por hacer los vehículos más eficientes y con menos emisiones. Debido a los cambios en la economía, la cantidad de coches nuevos con motores de cuatro cilindros en línea aumentó mucho, mientras que los motores V6 y V8 se vendían menos.
Uso en las carreras
En 1913, un Peugeot con un motor L4 ganó las 500 Millas de Indianápolis. Este motor fue muy influyente porque fue el primero en usar dos árboles de levas en cabeza y cuatro válvulas por cilindro, un diseño que se volvió estándar en las carreras.
Más tarde, Harry Miller y Fred Offenhauser crearon un motor L4 inspirado en el Peugeot, que dominó las 500 Millas de Indianápolis hasta 1976.
En la Fórmula 1 de los años 80, los motores L4 turboalimentados de 1.500 cc fueron muy importantes. El motor BMW M12/13 turbo, basado en un motor de coche normal, ganó el campeonato mundial en 1983. Se decía que este motor podía producir hasta 1300 caballos de fuerza en las pruebas de clasificación.
Motores de cuatro cilindros en motocicletas
En 1905, el fabricante belga FN Herstal empezó a construir las primeras motocicletas con motores de cuatro cilindros en línea. Otras marcas como Pierce, Henderson e Indian en Estados Unidos también usaron este diseño.
La primera motocicleta con un motor L4 colocado de lado (transversalmente) fue la Gilera 500 Rondine de 1939. Los motores L4 modernos se hicieron muy populares con la Honda CB750 en 1969. Desde entonces, el L4 es una de las configuraciones más comunes en las motocicletas de calle.
Todos los principales fabricantes japoneses de motocicletas, así como MV Agusta y BMW, ofrecen modelos con este tipo de motores. Incluso hay motocicletas con motores L4 de solo 250 cc, como la Honda CBR250 de 1986.
La Yamaha R1 de 2009 usaba un cigüeñal especial que evitaba que los pistones llegaran al punto más alto al mismo tiempo. Esto mejoraba el equilibrio y hacía que la moto fuera más fácil de controlar en las curvas a alta velocidad.
Motores de cuatro cilindros en camiones
Honda fabricó un motor L4 de 356 cc para su camión T360 entre 1963 y 1967.
Hoy en día, se usan motores L4 mucho más grandes (hasta 6.1 litros) en tractores y camiones medianos, especialmente los diésel. Por ejemplo, el camión MAN TGL puede llevar un motor MAN D0834 L4 de 4.6 litros con 220 caballos de fuerza.
Galería de imágenes
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Imagen generada digitalmente que muestra las principales partes móviles internas de un motor de cuatro cilindros en línea, con doble árbol de levas y cuatro válvulas por cilindro.
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Emil Jellinek al volante de un Daimler con motor Phoenix de cuatro cilindros en línea
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Animación de un motor de tres cilindros en línea
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FIAT S76 de 1911
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Motor de un Ford Model A
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Motor Bentley de 4½ litros
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Bloque Ford sin la culata DOHC
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Compensación Lanchester
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Animación de un motor de cuatro cilindros en línea
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Animación de un motor de seis cilindros en línea
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Animación de un motor de ocho cilindros en línea
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Animación de un motor de cuatro cilindros
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Una Indian de 1928 con motor L4
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Motor de una Honda CB750
Véase también
En inglés: Straight-four engine Facts for Kids
