De la aviación militar al motociclismo en tiempos de paz

Los cilindros modernos están revestidos con un revestimiento duro para mejorar el enfriamiento del pistón. (KTM/)

Saque un cilindro del motor de una motocicleta de último modelo y probablemente verá los mismos chorros de aceite de enfriamiento de pistones que contribuyeron en gran medida a la confiabilidad de los motores de pistones de aviones posteriores a la Segunda Guerra Mundial, esos pioneros de la aviación comercial mundial. Sin tales chorros de aceite, la única forma en que los pistones pueden deshacerse del calor de combustión que ingresa a sus coronas es conduciendo ese calor a las paredes más frías del cilindro.

Los chorros de aceite de refrigeración de pistones se habían utilizado por primera vez en motores de locomotoras diésel, pero posteriormente los fabricantes de motores de aviones de EE. UU. los adoptaron para acabar con las estrías o el agarrotamiento por las altas temperaturas de los pistones. Después de la guerra, el innovador fabricante de motores Tom Sifton aplicó estos chorros a los motores de pista de tierra Harley que desarrolló para el gran Joe Leonard.

En un libro fascinante que estoy leyendo, Calum E. Douglas’ La carrera secreta de caballos de fuerza, he encontrado muchos ejemplos de tecnologías desarrolladas para aumentar la potencia de los motores de pistón de los aviones en la Segunda Guerra Mundial. Y en los más de 70 años intermedios, muchas de esas tecnologías se han adoptado en motores modernos de automóviles o motocicletas.

Perder el forro

Mire casi cualquier orificio del cilindro del motor de motocicleta de último modelo y ya no verá la camisa del cilindro de hierro tradicional (y pesada). Los ingenieros de desarrollo de motores alemanes se devanaron los sesos en busca de formas de aumentar la potencia, igualando o superando el rendimiento de los cazas aliados. Sus pruebas confirmaron que al eliminar el revestimiento de hierro, que conduce mal el calor, y al aplicar una placa de cromo dura y porosa directamente sobre un cilindro de aluminio, podían enfriar más rápido los pistones que trabajaban duro.

A principios de la década de 1960, cuando Yamaha se enfrentó a altas temperaturas en los pistones de dos tiempos que provocaban un agarrotamiento total o que los anillos del pistón se pegaran debido al engomado con aceite, la gente de Tuning Fork intentó lo mismo. Primero intentaron anodizar la pared del cilindro de aluminio, convirtiéndola en óxido de aluminio cerámico duro. Cuando eso resultó poco confiable, adoptaron un cromado duro pero poroso, y en 1967 tenían una solución duradera. Los motores de motocicletas de producción actual emplean un revestimiento duro aún más duradero, como Nikasil, para mejorar el enfriamiento del pistón y arrojar las 6 libras que pueden agregar los revestimientos de hierro.

Problemas de lubricación y espuma de aceite

Los motores de combate de la Segunda Guerra Mundial, que operaban con un alto impulso del sobrealimentador, eran propensos a fallas en los cojinetes del cigüeñal causadas por una lubricación inadecuada o por la formación de espuma. Los ingenieros abandonaron el método de lubricación automotriz normal de empujar el aceite de los cojinetes principales radialmente hacia las perforaciones en el cigüeñal para lubricar las bielas. En cambio, bombearon aceite en un extremo del cigüeñal. Esta “lubricación de alimentación final” tuvo éxito porque ya no tenía que empujar el aceite radialmente hacia adentro contra la “fuerza centrífuga” como lo hacía la lubricación normal.

Cuando Honda tenía rayas persistentes en los cojinetes de cabeza de biela en los motores de carreras RC30 y RC45 Superbike, probó una presión de aceite más alta. Cuando eso falló, adoptó la lubricación de alimentación final en 1997 y pudo desterrar el problema de las rayas con solo 12 psi de presión de aceite. La actual moto deportiva de producción Fireblade de 1000 cc y el motor Superbike de Honda tienen lubricación de alimentación final de ambos extremos del cigüeñal.

La espuma en el aceite del motor destruye los cojinetes porque 1) el aire no es aceite y 2) el aire bajo la presión de la bomba de aceite puede estornudar el aceite fuera de los cojinetes, lo que permite el sobrecalentamiento y la falla. Este fue un problema grave en los motores de carreras de Superbike hasta que se les proporcionaron cárteres muy profundos que pudieran garantizar la presencia de aceite sin espuma en la toma de la bomba. Los lectores mayores recordarán que las primeras motos de producción Honda tenían separadores de aire/aceite centrífugos giratorios impulsados ​​por una pequeña cadena, duplicando la práctica de la aviación alemana en tiempos de guerra. Con tales sistemas, el aceite más pesado se expulsa hacia el exterior, mientras que el aire arrastrado se fuerza hacia el interior, desde donde se ventila.

En la década de 1960, Ed “The Camfather” Iskenderian comenzó a llamar a la superposición de válvulas “el quinto ciclo”. En los motores de carrera de resistencia sobrealimentados de la época, las condiciones de la cámara de combustión eran similares a las de los motores de combate de alto impulso. Los alemanes encontraron valor en el uso de una superposición de válvulas muy larga para permitir que el sobrealimentador soplara a través de las cámaras de combustión, eliminando cualquier gas de escape caliente restante y enfriando las válvulas de admisión y escape. Para variar este efecto con la altitud, Daimler-Benz desarrolló la sincronización variable hidráulica de válvulas (VVT). Dichos sistemas VVT se han vuelto comunes en los motores de automóviles y motocicletas en la actualidad. Al eliminar la superposición de válvulas a bajas revoluciones, un moderno sistema VVT evita la pérdida de combustible no quemado por el escape, pero aumenta el par alterando la sincronización de las válvulas para permitir la superposición a mayores revoluciones.

Inyección directa de gasolina

Los alemanes adoptaron la inyección de combustible de cilindro directo para los motores de sus aviones de la Segunda Guerra Mundial porque 1) creían que su tecnología de carburador actual era inadecuada y 2) pensaban que sería más fácil hacer que la inyección se controlara con precisión. Tal inyección directa, ahora llamada GDI (Inyección Directa de Gasolina) por la industria automotriz, aumenta la potencia al alimentar un motor 100 por ciento de aire en lugar de una mezcla de parte de aire y parte de vapor de combustible. La motocicleta Motus V-4 (lamentablemente ya no se produce) originalmente planeó tener un sistema de combustible GDI.

Wright Aero originalmente le dio a los grandes radiales que construyó para el B-29 un sistema de combustible de carburador. Los problemas crónicos con la distribución desigual de la mezcla dieron lugar a fuegos contraproducentes e incendios en el múltiple de inducción. Esto obligó al desarrollo de la inyección de cilindros de estilo alemán. De unos 32.000 motores B-29 construidos, aproximadamente los últimos 7.000 estaban equipados con inyección directa, lo que imposibilitaba los fuegos de inducción. Desde la década de 1990, GDI se ha convertido en un lugar común en los motores de automóviles.

Durante la Segunda Guerra Mundial, EE. UU. tuvo la ventaja de contar con grandes plantas de alquilación para aumentar el índice antidetonante (número de octanos) de los combustibles para aviones. Sin embargo, para maximizar el volumen de combustible producido, tanto Alemania como EE. UU. agregaron compuestos aromáticos pesados ​​al av-gas como potenciadores de octanaje. Cuando estuve en los GP de motociclismo europeos en 1981, los equipos de fábrica todavía llevaban cantidades “por si acaso” de tolueno, un aromático, que se agregaba según fuera necesario para mantener los motores de carrera funcionando sin golpes con la “gasolina oficial de pista” sospechosa.

Las bujías con espacio superficial se veían geniales en 1971, pero Bosch las fabricó y probó en la década de 1940.

Si bien la llegada de aviones de combate operativos propulsados ​​a chorro a fines de la Segunda Guerra Mundial acabó con el desarrollo financiado por el gobierno de grandes motores de pistón para aviones, las tecnologías desarrolladas en esa era continúan encontrando nuevas aplicaciones en este siglo y en nuestras bicicletas.

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