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Para lograr mejores prestaciones se aumenta el tamaño del cilindro, más cilindrada, pero al ser más fuertes las explosiones se generan vibraciones y desequilibrios en el funcionamiento del motor.
Se reducen estos efectos con más cilindros de menor tamaño, siendo la suma de sus cilindradas unitarias la misma que la del motor original con un único cilindro.
La disposición de los cilindros del motor se puede hacer de diferentes formas, en lo que influye el número de cilindros.
Los materiales que componen el motor y sus elementos periféricos tienen funciones con diferentes exigencias mecánicas y térmicas entre otras, por lo que se pueden utilizar los materiales de construcción más acordes en cada caso, para asegurar la fiabilidad y disminuir el peso.
Volante motor
En motores con más de un cilindro las explosiones/combustiones se van produciendo en secuencias de actuación de cada cilindro según protocolos determinados, es el orden de encendido del motor.
Los empujes de giro sobre el cigüeñal se generan con cadencias, lo que hace que su rotación sea discontinua provocando vibraciones.
Para reducir estas vibraciones y lograr el giro del cigüeñal lo más continuo y uniforme posible se acopla en uno de los extremos del cigüeñal el volante de inercia del motor.
En un motor de cuatro tiempos con un cilindro se producen las explosiones cada dos vueltas de motor 720º (cada uno de los cuatro tiempos lleva 180º).
Con dos cilindros las explosiones son cada 360º, con tres cada 240º, con cuatro cada 180º, con seis cada 120º y así sucesivamente.
En las imágenes 11.0 se representa el volante motor en tres motores con la misma cilindrada, 2.000 cc, y con dos, cuatro y seis cilindros uno a continuación de otro, es decir en línea.
- En el motor de dos cilindros la cilindrada unitaria es de 1.000 cc, las explosiones/combustiones son fuertes y se producen cada 360º de giro del cigüeñal lo que requiere un volante motor bastante pesado para lograr un giro más continuo.
- Se han representado las explosiones en el volante motor a 180º para que sea más didáctica la comparación con los demás motores.
- El motor de cuatro cilindros tiene 500 cc de cilindrada unitaria, la fuerza teórica de las explosiones es la mitad que en el motor de dos cilindros, además se producen cada 180º, más próximas.
- Por estas dos razones el volante motor es menos pesado que en el motor de dos cilindros.
- Las explosiones se representan en el volante motor didácticamente cada 90º para comparar con los otros dos motores.
- La cilindrada unitaria del motor de seis cilindros es 333.3 cc, menos que en el de cuatro cilindros, y las explosiones con menos energía se generan cada 120º, más próximas entre si.
- El volante motor es más ligero que en el motor de cuatro cilindros para que el giro sea uniforme.
- Se ven en el volante motor las explosiones cada 60º para comparar didácticamente con los otros dos motores.
Con más peso del volante motor le cuesta más al motor subir de RPM al acelerar, pues además del peso del coche se ha de mover la inercia del volante motor, por lo que se nota más en el motor de dos cilindros.
Se ha comentado que el orden de encendido es la secuencia en que se van produciendo las explosiones/combustiones de los cilindros; en el motor de dos cilindros es evidentemente 1 – 2, en el de cuatro los más utilizados son 1 – 3 – 4 – 2 y 1 – 2 – 4 – 3, en el de seis es 1 – 5 – 3 – 6 – 2 – 4.
El volante motor se utiliza para dos funciones más.
- Tiene una corona dentada en su exterior donde engrana el motor de arranque para la puesta en marcha.
- En el motor de dos cilindros está actuando por lo que está engranado, y en los otros dos separado.
- La superficie plana del volante motor opuesta al cigüeñal es el apoyo del disco de embrague para transmitir el par motor a la caja de cambios.
- El embrague se explica en el capítulo 16 y la caja de cambios manual en el 17.
Disposición y número de cilindros. En línea L
En motores de varios cilindros se pueden disponer estos de diferentes formas, en línea es una de estas y están uno a continuación de otro, imagen 11.1.
Cuantos más cilindros y con menor cilindrada unitaria menos vibraciones genéricas producirá el motor, y menor será el peso del volante de inercia del motor (VIM) para lograr el giro lo más continuo posible.
No se suele pasar de 6 en línea por la complejidad de ubicar el motor en el automóvil, aunque ha habido de 8.
Se considera que la cilindrada unitaria ideal en un motor de automóvil de turismo para el mejor equilibrio es de 500 cc.
Para cumplir las directivas anticontaminantes se reduce el tamaño de los motores, “down size”, y se están recuperando motores de tres y dos cilindros (capítulo 6).
En las imágenes 11.1. se ven motores en línea de 8, 4, 5 y 6 cilindros.
De frente se ve la disposición, un cilindro detrás de otro, y en las demás imágenes su implantación con diferente número de cilindros en tres motores, 4, 5 y 6 cilindros en línea y en otro montado en el coche con 8 en línea en posición delantera longitudinal.
Disposición y número de cilindros. En V
Imagen 11.2
Para reducir la longitud y altura del motor y facilitar su acoplamiento en el automóvil se dividen los cilindros en dos bloques separados un determinado ángulo, cada bloque tiene su propia culata.
Se han utilizado desde 2 en V a 16 en V, actualmente se tiende a reducir el número de cilindros.
En las imágenes 11.2 se ven motores en V de 6, 4. 8 y 16 cilindros.
Disposición y número de cilindros. En V estrecha VE
Disposición y número de cilindros. En V estrecha VEImagen 11.3
Si se cierra bastante el ángulo de la V, hasta unos 16º, se puede utilizar una culata para todos los cilindros.
Además, el motor es más compacto y se facilita su ubicación en el automóvil.
Se utilizan motores en V estrecha VE de 4, 5, 6 y 8 cilindros en el automóvil, aunque la tendencia es reducir el número.
En las imágenes 11.3 se ven motores VE de 6, 4, 5 y 8 cilindros.
Esta disposición de los cilindros se ha utilizado desde hace bastantes años por la facilidad de ubicar el motor en el automóvil.
Al haber una única culata para todos los cilindros se ha de diseñar muy bien para asegurar su fiabilidad al tener gran cantidad de huecos, para el paso de los gases de admisión y escape, lubricación y refrigeración.
También se ha de adaptar la forma y recorrido de los colectores pues hay poco espacio en el interior de la V.
Disposición y número de cilindros. En W
Imagen 11.4
Agrupando dos motores en V estrecha VE sobre el mismo cigüeñal se obtiene un motor bastante compacto y con elevada cilindrada, se denomina en W, en las imágenes 11.4 se ven motores W con 12 y 16 cilindros.
Su aplicación en el automóvil es para alta gama y también deportivos.
Su exclusividad hace que la utilización sea limitada dado el precio de estos automóviles.
Disposición y número de cilindros. Horizontales opuestos H
Disposición y número de cilindros. Horizontales opuestos HImagen 11.5
Esta disposición consiste en situar los cilindros enfrentados dos a dos en un plano horizontal.
La altura del motor es reducida lo que permite favorecer la aerodinámica con motor delantero, y la estabilidad al estar el centro de gravedad más bajo.
El equilibrado del motor es también en teoría mejor al compensarse las inercias de los movimientos de los pistones.
Los cilindros en H son ideales para la refrigeración por aire del motor, en desuso en el automóvil actualmente.
Ha habido motores de cilindros horizontales opuestos en el automóvil de 2, 4, 6, 8 y 12 cilindros, actualmente se utilizan poco y son de 4 y 6H.
En la imagen se ven motores en H de 2, 6, 8 y 4 cilindros.
Hay otra disposición de los cilindros, es en estrella, y tal como indica su denominación están los cilindros repartidos alrededor del cigüeñal de forma que la refrigeración por aire es muy eficaz, han sido habituales en aviación.
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