Motores: tipos y estructuras

Convertir un motor en la referencia: difícil misión... Para descubrir su particular «piedra filosofal» cada fabricante, a modo de alquimista, toma su propio camino. O caminos diversos...

Oscar Pena Fotos: MPIB -
Motores: tipos y estructuras
Motores: tipos y estructuras

Desde la fabricación de la primera motocicleta, hecho que se atribuye a Wilhelm Maybach y Gottlieb Daimler, que construyeron en 1885 una moto con cuadro y cuatro ruedas de madera, con un motor de combustión interna de acuerdo con el ciclo de 4 tiempos, ha llovido mucho. Pero mucho. Y la evolución técnica ha ido acompañando el pasar del tiempo.

Hoy día podemos encontrar muy diversas configuraciones de motor, que llevados a su máxima expresión, desarrollan elevadas cifras de potencia. Estratosféricas en algunos casos. Pero además de caballos, son muchos otros los beneficios, o inconvenientes, de unos u otros propulsores en función de su estructura: el tamaño, el peso, en número de piezas, la complejidad de diseño, etc.

Trataremos ahora de hacer un pequeño recorrido por el panorama actual a través de los modelos más representativos, y escudriñar dentro del corazón de las principales motocicletas del mercado. No de todas, que sería imposible, sino de algunas de las más «evolucionadas».

El tradicional cuatro cilindros en línea, el más excepcional seis cilindros, el exclusivo cuatro cilindros en V, el archiconocido bicilíndrico en V o bóxer, o el particular tres cilindros en línea. Todos y cada uno de ellos con sus «pros» y sus «contras».

La configuración que triunfa entre las actuales MotoGP es la de cuatro cilindros en V. De las cuatro marcas presentes en el Campeonato del Mundo, Ducati, Honda y Suzuki han desarrollado sus motores con esta confi guración, mientras que Yamaha confía en el cuatro cilindros en línea.

Por otro lado, Kawasaki, cuando estuvo presente hace unos años, también desarrollaba esta configuración. El mayor beneficio del «4 en V» es su compacidad, ya que son motores cortos y estrechos. Es curioso ver como, por ejemplo, Suzuki no tiene ningún modelo actualmente con esta configuración, y es que las motos de carreras al máximo nivel van por su camino, que en ocasiones no tiene porque ir de la mano de las de calle.

Eso sí, en la marca de Hamamatsu como en el resto, el desarrollo técnico evolucionado en competición si revierte posteriormente en las motos que compramos en las tiendas. En los materiales utilizados, el diseño de las piezas, etc.

Comenzamos por la moto más potente del momento: monta un motor de cuatro cilindros en línea, la configuración más utilizada entre las motos de alta cilindrada que buscan las mayores prestaciones.

El motor de moto alemana es de aspecto tradicional (bancada de cilindros a 32º), DOHC, dieciséis válvulas mandadas mediante semibalancines, y un diámetro por carrera de 80 x 49,7 mm, lo que permite regímenes de giro muy elevados.

Los ejes de cambio están en planos distintos para minimizar la longitud del motor, y el cárter se parte horizontalmente a la altura del cigüeñal. La anchura es de 463 mm (en el cigüeñal), y la altura de 558 mm. Y el peso es de 59,8 kg.

Usa válvulas de titanio a solo 11,2º para la admisión y 13,3º para el escape (muy verticales), lo que permite una cámara de combustión muy plana y efectiva. La alimentación cuenta con acelerador electrónico para la apertura (motor eléctrico) de las mariposas de 48 mm, según las directrices de una centralita que tiene en cuenta las solicitaciones del piloto y otros parámetros; el acelerador cierra de manera mecánica.

Tiene una caja de filtro de 7,9 litros y trompetas de longitud variable gobernadas por un motor eléctrico y dos inyectores por cilindro. El escape es un cuatro en dos en uno de acero inoxidable con alguna innovación: para mejorar la entrega de potencia los tubos que conectan los colectores poco después de la salida de la culata están interrumpidos por válvulas que permiten conectar y desconectar dichos tubos entre sí, con lo que se dispone de un escape que aprovecha las pulsaciones en bajos/medios, e independiza los colectores en altos.

La gestión electrónica está presente en casi cualquier rincón, ofreciendo la elección entre varios modos y control de tracción.

Lo mejor

  • Simplicidad en la construcción
  • Potencia máxima
  • Empuje a partir de 11.000 rpm

Lo peor

  • Medios escasos
  • Anchura

Partiendo de la experiencia obtenida en MotoGP, Yamaha ha desarrollado un cuatro cilindros en línea muy particular, que de momento es el único que podemos encontrar en el mercado. Así, la YZF-R1 tiene la misma cilindrada que las anteriores versiones (998 cc), pero sus cotas son distintas, con mayor diámetro y menor carrera de pistones (78,0 x 52,2 mm).

El embrague cuenta con sistema antibloqueo y mando por cable. Los cilindros tienen con una inclinación de 31, 9º, y emplea un eje de equilibrado por delante de los cilindros. En el cigüeñal se encuentra uno de los aspectos más interesantes de la R1: de tipo «crossplane», como el de la M1 de MotoGP, con un intervalo de encendido desigual de 270º-180º-90º-180º (dos vueltas) rompiendo la regularidad de los 180º-180º habituales, buscando una respuesta muy directa y dosifi cable entre el puño del acelerador y la rueda trasera.

Los cilindros tienen refrigeración cerrada («close desk»), independiente de la culata. Los cojinetes del cigüeñal son de 36 mm de diámetro y el conjunto del cigüeñal es más pesado para soportar el desfase. La admisión emplea conductos de longitud variables YCC-I («Yamaha Chip Controlled Intake»).

A bajo y medio régimen los conductos largo y corto actúan como uno solo. A partir de 9.400 rpm ambos se separan mediante un servomotor, variando su longitud y mejorando el rendimiento a alto régimen. El acelerador es electrónico de tipo YCC-T («Yamaha Chip Controlled Throttle») y está acompañado de un sistema de inyección con inyector secundario que funciona solo a partir de medio régimen.

El sistema de escape de de tipo «4-2-1-2» mantiene la doble salida elevada por debajo del colín.

Lo mejor:

  • Tracción a bajo-medio régimen
  • Potencia máxima

Lo peor

  • Genera vibraciones y necesita un eje de equilibrado
  • Diseño del escape más complicado

Anterior campeona del mundo de Superbike, la RSV4 monta un cuatro cilindros en «V» a 65º, de dimensiones muy contenidas, cambio extraíble, embrague antibloqueo y todo lo que una moto de carreras necesita.

Además, el acelerador es completamente electrónico (sistema «ride by wire»), las trompetas de admisión tienen longitud regulable y las curvas de encendido y alimentación son múltiples y a voluntad del piloto.

Las culatas están llenas de novedades, con válvulas más grandes de lo habitual en la marca gracias a unas medidas de diámetro por carrera de 78 x 52,3 mm. El mando de la distribución es mixto, con cadena al árbol de admisión y engranajes desde éste al de escape.

El calado del cigüeñal es a 180º y un eje de equilibrado se encarga de eliminar las vibraciones. Por último, dos inyectores por cilindro se encargan de la alimentación de combustible, mientras las toberas de admisión (dentro de la caja de filtro), se alargan o acortan mediante servomotores.

El escape es uno de los elementos más convencionales de la RSV4, con salidas independientes de acero inoxidable que se juntan en un 4-2-1 bajo el motor, y una válvula de mariposa electrónicamente controlada. Remontándonos unos años atrás, encontramos dos Honda «míticas» que iban propulsadas por motores también V4: RC30 y RC45.

Las diferencias con éstas son muchas, y a modo de pinceladas podemos destacar que en la RC30, con V4 a 90º, el cigüeñal estaba calado a 360º para suavizar el funcionamiento, ya que carecía de eje de equilibrado; y los árboles de levas iban movidos por una cascada de engranajes de alta precisión. Curiosamente, Honda no ha vuelto a recurrir a esta configuración para las motos deportivas, aunque sí en sus MotoGP.

Lo mejor:

  • Compacto y estrecho
  • Orden de combustión tipo «big bang». 
  • Tracción particular

Lo peor:

  • Diseño general más complejo. Con más piezas. 
  • Más caro de desarrollar

Otro V4 muy interesante y digno de mención es el de la Honda VFR 1200, aparecido en el mercado hace tres temporadas. La disposición de los cilindros es con los dos delanteros en los extremos y los traseros en el centro.

El cigüeñal simétrico (con leves desfases de 28º entre cada pareja de cilindros laterales para conseguir el equilibrado de un V-90) se apoya en cuatro muñones, tiene dos muñequillas caladas a 360º y exhibe un ángulo de 76º entre cilindros. Las culatas son monoárbol (SOHC), en un intento de limitar el espacio ocupado y están directamente colocadas sobre las válvulas de admisión, a las que gobiernan sin intermediarios, mientras la bancada de válvulas de escape reciben el empuje mediante balancines.

El porqué de elegir esta disposición es que las de admisión son mayores y más pesadas que las de salida de gases quemados. La inyección se gobierna con un acelerador electrónico, lo que elimina de un plumazo la necesidad de doble mariposa u otro sistema de control. El cardan que se ocupa de la transmisión final es muy elaborado, con juntas homocinéticas.

Incluye un sistema que le confiere la posibilidad de variar de longitud para absorber las diferencias de distancia del eje trasero con el secundario durante el funcionamiento de la suspensión. También equipa amortiguadores de transmisión que harán imperceptibles las holguras entre dientes de los engranajes de cara a conseguir tanto comodidad y silencio como fi abilidad del sistema.

El escape es de acero inoxidable, con colectores que se unen en una petaca bajo el motor que incluye el catalizador para la limpieza ecológica de los gases expulsados al exterior. Su sonido es contenido a bajas rpm mediante una válvula parcializadora que se abre al subir de vueltas para agrandar el paso.

Lo mejor:

  • Motor relativamente compacto. 
  • Cambio con doble embrague.

Lo peor:

  • Complejidad mecánica global.
  • Coste de fabricación.

Los motores bicilíndricos no predominan entre las motos más evolucionadas del mercado, salvando honrosas y especiales excepciones, como son las de Ducati y KTM. Y es que por sus características, se han ido dirigiendo hacia sectores como el custom o el trail, donde las prestaciones máximas y el peso no son condicionantes fundamentales.

Los ingenieros de Borgo Panigale son los que han llevado sobre una Ducati esta configuración a su máxima expresión. Así encontramos el motor Testastretta Evoluzione de la 1198 S, que se caracteriza por sus cilindros en V a 90º (en «L» le gusta denominar a Ducati al ir un cilindro paralelo al suelo), y distribución desmodrómica que alcanza casi 170 CV de potencia verificada. 106 x 67,9 mm es el diámetro por carrera, y las válvulas, de 43,5 mm de diámetro para las de admisión y 35,5 mm para las de escape, tienen un tratamiento especial para mejorar la fricción y la fatiga.

Otra de las características de los motores de Ducati, y causa de las excelentes prestaciones de sus válvulas, es su distribución desmodrómica, que realiza el cierre mecánicamente: un muelle no soportaría tan altos regímenes.

Por otro lado, los cuerpos ovalados de la inyección, equivalentes a un diámetro de 63,9 mm, vienen heredados de los utilizados en competición, tanto de Superbike como de MotoGP. La excelente terminación de todos sus componentes culmina en un escape súper ligero. Destaca su sistema de control de tracción DTC («Ducati Traction Control»).

Éste utiliza el mismo «so ware» que las MotoGP y 1098 R del Mundial de Superbike y cuenta con 8 niveles de regulación. Técnicamente, mide la velocidad de las ruedas en ambos trenes mediante seis sensores en cada una y ajusta electrónicamente la inyección.

Lo mejor:

  • Máxima estrechez. 
  • Equilibrio general.
  • Par motor, más progresivo.

Lo peor:

  • Potencia específica menor.
  • Piezas de mayor tamaño.

La configuración bóxer, con los cilindros en posición transversal a 180º, es coto de BMW, que lo monta tradicionalmente en sus motos de alta cilindrada trail, turismo y roadster.

De momento refrigerados por aire y aceite (parece que en 2013 llegará la futura R 1250 GS con refrigeración líquida), tienen una serie de cualidades que les hacen propicios para este tipo de monturas, además de ser signo de distinción de la marca.

Actualmente, este bicilíndrico que alcanza los 1.170 cc (101 mm x 73 mm de diámetro por carrera), se caracteriza por la utilización de doble árbol de levas en cabeza con distribución por cadena. El accionamiento de las válvulas está a cargo de empujadores muy ligeros y, por lo tanto, apropiados para altas revoluciones (dentro de lo que permite esta configuración).

La disposición radial de las cuatro válvulas de cada cilindro ha permitido que el diseño de las cámaras de combustión sea muy compacto. La explosión de la mezcla se produce mediante dos bujías, y la relación de compresión es de 12,0:1.

La disposición horizontal de los árboles de levas, en la dirección de la marcha, tiene como consecuencia dos peculiaridades técnicas: cada árbol de levas acciona una válvula de admisión y una válvula de escape. Además, debido a la disposición radial de las válvulas, las levas tienen forma cónica. El diámetro de las válvulas de admisión es de 39 milímetros, y las de escape es de 33 milímetros.

La compensación de la holgura de las válvulas está a cargo de unidades semiesféricas ligeras. Esta configuración de motor también favorece la instalación de transmisión secundaria por cardan exento de mantenimiento, y no así una por cadena. Un motor muy parecido e igualmente distintivo de un fabricante, es el bicilíndrico en V de 60° con cigüeñal longitudinal de Moto Guzzi.

Lo mejor:

  • Gran cantidad de par a bajas revoluciones. 
  • Bajo centro de gravedad

Lo peor:

  • Muy ancho.
  • Diseño con más piezas (dos de todo: cilindros, culatas, etc.) 
  • Complica la transmisión cadena.

Los motores de seis cilindros en línea, en tiempos, implicaban motos muy anchas. Con la K 1600 GT (1.649 cc) se solucionan en cierta medida estas desventajas: se basa en el conocido motor de cuatro cilindros en línea de la serie K 1300, lo que significa que también el eje de los cilindros está inclinado 55 grados hacia adelante.

Su compacidad se explica por una relación casi cuadrada entre diámetro y carrera (67,5 x 72 mm), así como por la mínima distancia entre las camisas de apenas 5 milímetros. El peso del motor es otro aspecto muy trabajado, y se sitúa en 102,6 kilogramos.

El peso del cigüeñal, por ejemplo, es de apenas 12,9 kilogramos, lo que signifi ca que es mínimamente mayor al de un motor comparable de cuatro cilindros. El accionamiento de los árboles de levas en la culata está a cargo de una cadena.

El bloque de cilindros es tipo «open-deck», lo que signifi ca que los conductos de refrigeración rodean completamente a los cilindros. El ángulo de las válvulas del motor de la K 1600 GT es de 12º en el lado de admisión y de 13º en el lado de escape.

El sistema de lubricación es de cárter seco. Al igual que en todas las motos ruteras de gran cilindrada de la marca BMW, también en este caso un cardán está a cargo de la transmisión secundaria. El acelerador es «ride by wire». Los seis tubos de escape de igual tamaño se juntan por debajo de la caja de cambios para formar dos tubos que, a su vez, terminan cada uno en un silenciador de gran volumen (escape 6 en 2).

Opcionalmente tiene sistema de control dinámico de la tracción DTC («Dynamic Traction Control»), que se monta en fábrica. El seis cilindros en línea de BMW no tiene parecido en el mercado, salvo el ya tradicional seis cilindros bóxer (3+3 planos) de la Honda Gold Wing, su única rival.

Lo mejor:

  • Equilibrado natural.
  • Empuje desde muy bajo régimen. 
  • Sonido sin igual.

Lo peor:

  • Anchura, peso y precio

La marca británica recurre a motores de tres cilindros en línea (y a ella se une MV Agusta con su F3 y Brutale 675), y a la vista del comportamiento de la Daytona 675 sin duda es una acertada elección.

En su caso las culatas son de 12 válvulas y es muy compacto. Las válvulas están colocadas con la máxima verticalidad posible (23º). El diámetro por carrera es de 74.0 x 52.3mm y la compresión alcanza 12,65:1.

Los ejes del cambio están superpuestos y el primario con el embrague ocupa la parte superior. La bomba del aceite y del embrague usan el mismo eje y están dentro del cárter. Utiliza Electrónica Secuencial Multipunto con Inducción forzada de aire e inyección de aire secundario (SAI), y la inyección tiene cuerpos de 44 mm.

Con el objetivo primordial de superar las normas anticontaminación, tanto el escape, como la caja de admisión, cuentan con válvulas electromecánicas por compuerta. Su objetivo es reducir la rumorosidad del propulsor a bajo régimen, además de mejorar la respuesta a pocas revoluciones. El sistema de escape de tipo «3 en 1» discurre bajo el motor y sube en paralelo al amortiguador para terminar en un silenciador central bajo el colín.

Lo mejor:

  • Equilibrio general. 
  • Buen compromiso entre 2 y 4 cilindros.

Lo peor: 

  • Necesita eje de equilibrado
Historias
LOS MEJORES VÍDEOS
Te recomendamos

La promoción es válida para toda la gama de Ducati y Ducati Scrambler 2019 antes del ...

A la hora de escoger vuestro equipamiento off road es importante tener en cuenta las ...

Accesorios que se convierten en imprescindibles para el día a día de cualquier motori...

La Marca que ofrece la más amplia gama de motos 125 de marcha del mercado cuenta con ...

Con un diseño trail, que recoge el aspecto de su hermana mayor que tanto éxito ha ten...

Si te haces con la UM DSR Adventure 125 o la UM Scrambler Sport, recibirás un baúl tr...