Motor Michel

El motor Michel era un tipo inusual de motor de pistones opuestos . Era único porque sus cilindros, en lugar de ser cilindros abiertos que contenían dos pistones, estaban unidos en forma de Y y tenían tres pistones trabajando en su interior.

Estos motores fueron producidos por Hermann Michel de la Michel Engine Company de Kiel , Alemania, en las décadas de 1920 y 1930. Se presentó una solicitud de patente en EE. UU. en 1921 y se concedió en 1926. ^[1]

Este motor Michel no debe confundirse con el motor contemporáneo Miche ll , ^{[nota 1] [nota 2]} que era un motor de plato oscilante .

El motor Michel era un motor diésel de dos tiempos , con un diseño de pistones opuestos con puertos de pistón . Su característica inusual era que en lugar de dos pistones compartiendo un cilindro, los cilindros aquí tenían forma de Y y contenían tres pistones. Los dos pistones superiores controlaban los puertos de entrada, mientras que el pistón inferior controlaba los puertos de escape. ^[3] Tener dos pistones de entrada (aire de barrido) por un pistón de escape proporcionaba un buen barrido y una combustión eficiente. El motor estaba refrigerado por agua.

Las primeras versiones del motor Michel eran motores de levas . Estos no utilizan un cigüeñal en el sentido convencional, sino que tienen una leva con forma. Los pistones o sus bielas tienen seguidores de leva que se deslizan sobre la superficie de esta leva. Aunque la mayoría de las levas utilizan un movimiento rotatorio para generar un movimiento lineal, este uso del "cigüeñal" también es posible, donde el movimiento lineal de los pistones se utiliza para impulsar el movimiento rotatorio de la leva y el eje de salida del motor. ^[4]

Los motores de levas no han tenido éxito hasta ahora, aunque la idea gozó de cierta popularidad a mediados del siglo XX, entre los inventores, si no los ingenieros. Una idea similar fue el motor de plato cíclico , una forma axial de motor de levas. Aunque las fuerzas en un motor de levas suelen ser mayores y las pérdidas por fricción son altas, también pueden permitir el uso de superficies de apoyo más grandes que un cigüeñal convencional. Antes del desarrollo de materiales de cojinetes de alto rendimiento, ^{[nota 3]} los motores de levas y de plato cíclico parecían ofrecer algunas ventajas. ^[4]

Los motores de levas son de dos tiempos, en lugar de cuatro tiempos. En un motor de dos tiempos, las fuerzas sobre el pistón actúan uniformemente hacia abajo, durante todo el ciclo. En un motor de cuatro tiempos, estas fuerzas se invierten cíclicamente: en la fase de inducción, el pistón es forzado hacia arriba , contra la depresión de inducción reducida. El mecanismo simple de leva solo funciona con una fuerza en una dirección. En los primeros motores Michel, la leva tenía dos superficies, una superficie principal sobre la que trabajaban los pistones al funcionar y otro anillo dentro de esta que daba una acción desmodrómica para limitar la posición del pistón durante el arranque del motor. ^[5]

La primera versión de este motor, tal como se describe en la patente inicial, ^[1] era un motor rotativo : el "cigüeñal" (en este caso el anillo de levas) permanecía fijo y los cilindros giraban alrededor de él. ^[5] Este tipo de motor (aunque se trataba de motores de gasolina de encendido por chispa, no diésel) se había desarrollado antes de la Primera Guerra Mundial como motor de aviación, y su ventaja era la mejora de la refrigeración de los cilindros a medida que giraban a través de una corriente de aire de refrigeración. Una desventaja del motor rotativo era el aumento de la masa rotativa, aunque en el caso de Michel, la pista de levas tenía en sí misma una masa considerable y, por lo tanto, la importancia era menor que en el caso del motor de aviación.

La versión rotativa del motor tenía la bomba de inyección de combustible montada en la parte giratoria del motor, junto con los cilindros. ^[5] El combustible, el aceite lubricante y el agua de refrigeración se suministraban a través de acoplamientos giratorios.

Se sabe poco de la versión con motor rotativo. Se la describe en dos fuentes alemanas tempranas ^{[6] [7],} pero aunque se la menciona en el informe de la NACA de 1928 , ^[3] parece que ya había quedado obsoleta. ^[8]

Una segunda versión del motor conservaba el accionamiento de levas de los pistones, pero ahora tenía el bloque de cilindros fijo en su lugar con el anillo de levas girando en función de un cigüeñal. Esto se ilustra en el informe de la NACA, pero no se describe en el texto. ^{[8] [9]} Los seguidores de rodillos originales para cada pistón fueron reemplazados posteriormente por cojinetes lisos . ^[10]

El motor estaba destinado a potencias de salida entre 120 bhp a 1.000 bhp. ^[5] El diámetro del cilindro para estos motores era de 180 mm. ^[5] Como en muchos motores radiales , las filas de cilindros ^{[nota 4]} se podían apilar para obtener una mayor potencia. En la mayoría de los motores radiales de aviación, esto está restringido a solo una o dos filas, por la necesidad de refrigeración por aire de las filas traseras. El motor Michel, al estar refrigerado por agua, no tenía tal restricción. ^{[nota 5]} Otra ventaja de las filas múltiples era el equilibrio dinámico mejorado.

Una ventaja del motor de levas sobre el cigüeñal es que es una tarea sencilla proporcionar a la leva múltiples lóbulos por revolución, lo que da más carreras del pistón para la misma velocidad del eje de salida. ^[10] Los múltiples lóbulos, ya sean cuatro o seis, tienen el mismo efecto general que tendría una caja de cambios de reducción del eje de salida . Esto era particularmente útil para los motores marinos, impulsando una hélice de baja velocidad más eficiente. Para dos motores con la misma velocidad del eje, esto también puede considerarse como tener los pistones funcionando seis veces más rápido: efectivamente, un motor más grande y más potente, pero con un peso similar. Sin embargo, un límite para esto habrían sido los límites metalúrgicos de la velocidad lineal del pistón. En ese momento, la velocidad máxima a la que un pistón y sus anillos podían viajar dentro de un cilindro estaba limitada por el estado del diseño y las técnicas de lubricación para mantener un buen sellado y evitar el agarrotamiento. Esto era especialmente difícil para los motores diésel de dos tiempos, ya que la fuerza descendente constante sobre el anillo del pistón, en lugar de la variación cíclica del motor de cuatro tiempos, tendía a hacer que se atascara en su ranura. ^[11]

A pesar de esto, el motor tenía una mala relación potencia-peso , incluso para estos primeros días de los motores diésel de velocidad media. ^[8] Un motor marino Michel de 1000 bhp, destinado a submarinos, ^{[nota 6]} fue citado con un peso de 42.000 kg, en comparación con los 128.000 kg de un motor diésel de cuatro tiempos comparable de velocidad y potencia similares. Sin embargo, esto también se comparó con otros desarrollos en motores diésel. Los antiguos motores diésel de baja velocidad (100-150 rpm, adecuados para la conexión directa a un eje de hélice) estaban siendo reemplazados por motores de velocidad media de alrededor de 400 rpm y luego, en 1930 (al menos en tamaños más pequeños) motores de alta velocidad de más de 1000 rpm. Estos tenían salidas específicas incluso mejores que el motor Michel. ^{[nota 7]}

En la década de 1930, Michel abandonó la idea del motor de levas y utilizó cigüeñales convencionales, aunque requería tres de ellos, uno por cilindro. ^[11] Otros motores diésel de pistones opuestos estaban teniendo éxito en esta época, en particular la serie de motores Junkers Jumo 205 , un motor de avión , que también utilizaba un cigüeñal por pistón, en lugar de un cigüeñal por cilindro. ^{[nota 8]}

El motor era mucho más pequeño, ligero y tenía una mayor potencia específica, tanto en peso como en volumen. Estaba destinado al creciente mercado de los camiones diésel. El motor tenía un solo cilindro y tres pistones, con un diámetro y una carrera de 67 mm × 116 mm, lo que le daba una cilindrada de 1.200 cc. ^[11] La potencia específica se indica como 40 CV/litro y 3,5 kg/CV, ^[11] lo que implica una potencia total de alrededor de 50 CV y ​​un peso de 175 kg.

El mecanismo de transmisión entre los cigüeñales era inusual. En lugar del mecanismo de transmisión por engranajes típico, como el que utilizaba el Jumo, había un bastidor triangular de biela , accionado por una manivela que sobresalía en el extremo de cada cigüeñal. ^[11] Este bastidor, a su vez, accionaba el volante y el eje de salida. El bastidor también accionaba la bomba de inyección de combustible, montada en la V superior entre los cilindros.

Al ser un motor de dos tiempos, también había un soplador de barrido , que funcionaba a 21-25 psi. Este tenía un diseño poco ortodoxo: una cámara de bombeo rectangular formada sobre el marco de acoplamiento triangular. Una partición vertical dentro de esta podía moverse verticalmente, pero se mantenía en su lugar de lado a lado. A medida que la cámara se movía con el movimiento circular del marco, esta partición se movía efectivamente de lado a lado dentro de la cámara, proporcionando una acción de bombeo para el aire de barrido. ^[11]

El motor fue probado en carretera en camiones ligeros, pero no parece que se haya oído hablar de él después de 1937. Una ventaja que se le atribuía era la falta de junta de culata , que era un problema de fiabilidad para los primeros diésel de la época. Es posible que tuviera éxito, pero simplemente su naturaleza inusual hizo que se lo ignorara durante la Segunda Guerra Mundial a favor de concentrarse en diseños más establecidos. ^[11]