Tipos de motores

Existen muchos tipos de motores en el mundo de los automóviles. Más ahora con el creciente desarrollo de los coches eléctricos que están transformando el mercado. Pero es que dentro de los motores de combustión tradicionales, ya hay un enorme listado de propulsores con características muy diferentes: diésel, gasolina, a gas e incluso alcohol. De pistones, rotativos, de cuatro tiempos y de dos. Las posibilidades son casi innumerables.

A lo largo de la historia de la automoción se han creado todo tipo de ingenios mecánicos. Sin embargo, muchos se han quedado por el camino dejándonos los más eficientes, ecológicos, potentes o, por lo menos, los más fáciles de fabricar o mantener. Sin ir más lejos, las últimas tendencias dejando de lado la electrificación, son que los motores de gran cubicaje y muchos cilindros vayan desapareciendo y que los diésel pierdan protagonismo poco a poco.

En este artículo vamos a dar un repaso por la diferentes maneras de clasificar los motores: número de cilindros, su colocación, su combustible… Aunque también vamos a mencionar las diferencias que hay dentro de los motores eléctricos y de los híbridos. No hay que olvidar que dentro de poco, es posible que sea más importante saber la diferencia entre un motor eléctrico síncrono y otro asíncrono, que la que hay entre un motor turbo y uno atmosférico.

Motores de combustión interna

Antes de empezar a hablar de los motores de combustión, que en la actualidad son todos de pistones, hay que hacer una especial mención a los motores rotativos o tipo Wankel. Estos funcionan de una forma muy diferente al no tener los cilindros y pistones a los que estamos acostumbrados. Dejaron de fabricarse hace años, entre otras cosas por su difícil mantenimiento. Sin embargo, todo apunta a que vuelvan dentro de poco de la mano de Mazda, aunque solo sea en forma de generadores de electricidad.

Según la colocación y número de de los cilindros

Motores con cilindros en línea (L)

Centrándonos en los motores de pistones convencionales, podríamos concluir que la mayoría de los coches que vemos diariamente en la calle tienen motor en línea. En este motor, se sitúan los cilindros uno a continuación del otro y los más habituales son los conocidos 4 cilindros en línea. En los vehículos más pequeños nos podemos encontrar con sólo 3 cilindros. Por otra parte, BMW es conocida por sus 6 cilindros en línea y otros modelos de Volvo o Audi montan 5 cilindros en línea.

Motores con cilindros en V

Otro tipo bastante extendido son los llamados motores en V. Normalmente son motores de gran cilindrada, aunque también existen modelos de baja cilindrada en algunas motos. Estos motores se caracterizan por tener los cilindros dispuestos en forma de V, pudiendo variar su ángulo de inclinación, lo que determina distintas propiedades al motor. Normalmente, los más habituales suelen ser los conocidos V6, aunque también nos podemos encontrar con V8, V10, V12 e incluso con cilindros impares, como V5.

Una variedad de estos motores son los VR, como por ejemplo el VR6 del grupo VAG. Este tipo de motores se caracteriza por poseer una V muy cerrada, pareciendo casi un motor en línea tradicional, compartiendo incluso la misma culata. Otra variedad son los W que, para hacernos una idea, son 2 motores en V juntos y que pueden llegar a ser hasta W16, como el del Bugatti Chiron.

Tanto los motores VR, W y V, son bastante equilibrados y refinados, teniendo un sonido muy característico. Habitualmente se montan en coches un poco más exclusivos y menos comunes, aunque también nos los podemos encontrar en coches cotidianos.

Además de estas cualidades, los motores en V suelen ser más compactos longitudinalmente que los motores en línea. Colocar los cilindros uno detrás de otro, ocupa más espacio a lo largo que disponerlos en dos filas que forman una V. Ese es uno de los motivos por los que los 10 coches más caros del mundo tienen motores en V o en W. El espacio puede llegar a ser un problema cuando se usan motores de 8, 12 o incluso 16 cilindros.

En el siguiente vídeo puedes ver qué coches son y qué motores tienen:

Motores boxer

Estos son los motores de pistones más raros. Existen ya pocos coches con motores de este tipo y la mayoría son de Subaru y de Porsche. Tienen los pistones colocados en horizontal con respecto al suelo, así que los pistones entran y salen en esta curiosa orientación. De ahí su nombre de «boxeador».

Motor de pistones enfrentados

Esta tipología no habla realmente de la disposición de los cilindros. Aunque sí de una peculiaridad interesante: son motores que tienen dos pistones por cilindro. De esta manera, cada explosión que se produce dentro empuja dos pistones colocados a cada extremo del cilindro. Por eso normalmente necesitan dos cigüeñales para transformar ambos movimientos longitudinales en rotativos.

Como excepción a esto, existe por ejemplo el motor de INNEngine. Una empresa española que ha desarrollado un motor de pistones enfrentados que sustituye los cigüeñales por platos de levas. Además, tiene los cilindros colocados formando un cuadrado para ahorrar espacio. Algo que se podría añadir a la tipología de motores según la disposición de cilindros, aunque es algo muy infrecuente.

Tipos de motores según el combustible que queman

Motores gasolina

Los motores de gasolina son motores de explosión. Es decir, motores que requieren de una chispa para encender el combustible, que es generada por una bujía. Como cualquier motor de combustión su funcionamiento se basa en la fuerte expansión de la mezcla de aire y combustible al prenderla.

Los motores de gasolina pueden ser de cuatro tiempos o de dos tiempos. El primero es el más utilizado en vehículos, con mucha diferencia, dejando al de dos tiempos para algunos ciclomotores y algunas máquinas industriales ya que han sido relegados por sus mayores emisiones. Si te fijas, los motores de este tipo emiten humo de color ligeramente azulado,porque mezclan el aceite con la gasolina para lubricar.

Se llama de cuatro tiempos porque tiene cuatro fases durante su funcionamiento: admisión, compresión, expansión y escape. Para lo que el cigüeñal ha dado dos vueltas. En cambio el de dos tiempos realiza la aspiración y la compresión en un mismo movimiento ascendente del pistón y la expansión y el escape en el descendente. Por lo que el cigüeñal ha dado solo una vuelta.

Dentro de los motores de cuatro tiempos. Existen tres tipos principales de ciclos: el Otto, el Miller y el Atkinson. A los que se podría añadir el ciclo de combustión Budack presentado por Volkswagen en 2017. El primero responde a la descripción que hemos hecho de los cuatro tiempos y los otros dos dejan las válvulas de admisión abiertas, para devolver parte de la mezcla a la admisión otra vez durante la fase de compresión. Con esto consiguen reducir mucho el esfuerzo que tienen que hacer para comprimir la mezcla, por lo que son más eficientes. La desventaja es que consiguen menos potencia. El Miller además añade un compresor volumétrico para añadir aire a presión.

Motores diésel

Estos motores usan gasóleo para funcionar. Un combustible que no se puede prender con una chispa, como sí hacen los motores gasolina. En lugar de esto tienen que encender la mezcla de aire y gasóleo mediante la presión. Por eso la relación de compresión de estos motores es mucho mayor que en los de gasolina.

En general, son más eficientes que los gasolina, aunque requieren de más y mejores sistemas de reducción de emisiones para no contaminar demasiado. En este sentido, emiten más moléculas de NOx que los gasolina, además de generar más carbonilla. Por eso, y a pesar de los sistemas anticontaminación que incluyen los más modernos, están siendo muy penalizados por las administraciones.

Los motores diésel también pueden ser de dos y cuatro tiempos, y éste último se parece mucho al ciclo Otto. La diferencia principal con los motores gasolina con este ciclo, a parte del autoencendido por presión, es que la inyección del combustible se hace en los últimos momentos de la fase de compresión. Además, en la actualidad todos los coches con este tipo de combustible tienen turbo.

Motores a gas

Los motores de explosión también pueden usar gas en lugar de gasolina. Estos suelen ser Gas Natural Comprimido (GNC) o Gas Licuado del Petróleo (GLP). Son más ecológicos que los que usan solo gasolina. Especialmente por generar mucho menos NOx.

Óxido de nitrógeno o ‘Nitro’

Al contrario de lo que algunos piensan, el óxido de nitrógeno no es un combustible más poderoso que aumenta la potencia del motor. En realidad, son unas moléculas que se rompen al calentarse y que liberan más oxígeno en la cámara de combustión. Por lo tanto, actúa como comburente y no como carburante. Es decir, que al tener más oxígeno disponible, se puede quemar más gasolina y por lo tanto generar más energía. Está prohibido en España y cada vez en más lugares del mundo.

Se trata de una forma de sobrealimentación pero, en lugar de usar un turbo para meter aire a más presión, introducen un gas que libera oxígeno al calentarse. Los motores que se preparan para usar Nitro deben ser modificados de varias formas. Suelen requerir piezas con mayor resistencia al calor y cambios en la electrónica para adaptar su funcionamiento cuando se inyecta óxido de nitrógeno. Por ejemplo, la variación del avance de encendido y el aumento de la cantidad de combustible. Recuerda que solo se activa durante unos segundos, para luego volver a quemar gasolina con el oxígeno del aire.

Motor atmosférico Vs. motor turbo

La diferencia entre los motores atmosféricos y los turboalimentados es que, mientras los primeros funcionan con aire a presión ambiente, los segundos introducen más presión de manera forzada. Al tener más oxígeno, los motores turbo pueden quemar más combustible en una cámara de combustión del mismo tamaño o incluso más pequeña. Esto no solo permite alcanzar una potencia mayor si se quiere, sino que también permite una mejor respuesta a bajo y medio régimen. Algo de lo que los motores atmosféricos suelen carecer y, de llegar a subsanarlo, no llegan a las capacidades de un motor turbo.

Lo habitual en coches convencionales con turbo es utilizar presiones en el aire que soplan entre 0,7 y 0,9 bares. Unos valores a los que hay que sumar a la presión atmosférica que ya tiene el aire ambiente, es decir, 1 bar. De esta forma, la presión real dentro de las cámaras de combustión estará entre los 1,7 y los 1,9 bares. Aunque estos valores pueden ser mucho mayores en coches de altas prestaciones, llegando por ejemplo hasta los 6 bares de presión.

Últimamente se utilizan mucho los turbos de bajo soplado, en los que no se buscan incrementos muy grandes de potencia. En lugar de esto tratan de mejorar la respuesta a medio régimen para conseguir una relación más favorable entre prestaciones y consumo. En estos casos, la presión de soplado se sitúa entre 0,2 y 0,5 bares. En estos casos el objetivo final es el de mejorar la eficiencia. Como el motor responde mejor a bajas vueltas, se tiene que revolucionar menos para conseguir lo mismo que un atmosférico. A lo que se suele sumar una reducción del tamaño del motor e incluso eliminar algunos cilindros.

A pesar de estas virtudes del motor con turbo, hay marcas que todavía siguen apostando por los motores atmosféricos. Ese es el caso de marcas como Toyota con los motores que usan en sus híbridos, Subaru en algunos de sus motores boxer y Mazda con sus motores con una relación de compresión especialmente alta. A esto último hay que sumar los motores Skyactiv-X que esta marca japonesa ha desarrollado recientemente. Que gracias a sus sistema de encendido similar al diésel y a otras innovaciones técnicas, promete una relación entre consumo y rendimiento similar al diésel.

Tipos de motores eléctricos

La movilidad eléctrica está experimentando un crecimiento muy rápido a nivel global. La evolución de las baterías y de los motores eléctricos está permitiendo que poco a poco se vayan convirtiendo en opciones razonables para muchas personas. Por eso, no sería de extrañar que con el tiempo llegase a ser más importante saber de motores eléctricos, que de motores de combustión. Al menos a un nivel de usuario alto para saber comprar con cabeza.

Los motores eléctricos son mucho más sencillos que los motores de combustión de toda la vida. Sus partes básicas son un estator y un rotor. Elementos que siempre tienen, sea cual sea el tipo al que pertenezcan. Además, dado que son más compactos y que ya generan un movimiento rotativo (por lo que no necesitan cigüeñal), permiten ahorrarse gran parte del sistema de transmisión de un coche convencional con motor de explosión.

Se les suele atribuir que empujan con fuerza desde 0 rpm. Es decir, desde el primer momento que apretamos el acelerador. Además, también se dice de ellos que pueden empujar con fuerza hasta un rango de revoluciones muy alto, por lo que no tienen por qué tener marchas. Sin embargo, esto no es siempre así ya que existen varios tipos de motores eléctricos con características diferentes. Se pueden dividir en tres categorías:

• Síncrono de imanes permanentes
• Síncrono de reluctancia conmutada
• Asíncronos o de inducción

Si quieres saber más sobre ellos te recomendamos que leas siguiente artículo donde te detallamos cada uno:

Trenes de potencia híbridos

Como ves, este apartado no se llama motores híbridos. Usamos el término tren de potencia porque en realidad no existen los motores híbridos como tal. Existen las combinaciones de motores de combustión y eléctricos, que dan lugar a trenes de potencia híbridos.

Lo que hay que saber en este tipo de movilidad es que los motores de combustión que se suelen usar están especialmente adaptados a este uso. Por ejemplo, los motores más usados en los híbridos actuales son los de ciclo Atkinson por ser más eficientes. La potencia extra que da el motor eléctrico cuando es necesario, compensa su menor rendimiento.

Las formas de combinar los motores de combustión y eléctricos son muy numerosas. Se pueden encargar por separado de cada eje, puede ponerse un motor eléctrico en la transmisión e incluso usar varios motores eléctricos en diferentes sitios. Si quieres saber más sobre este tipo de movilidad, te recomendamos el siguiente artículo:

Imágenes: James Harland, Jan Beckendorf, The NRMA, Urduñako udala, feschesheli