martes, 20 de junio de 2017

¿Motor Boxer o de cilindros en V a 180°?

En el post de hoy, veremos las principales diferencias entre un motor Boxer y un motor de cilindros en V a 180°. En ambos casos, se disponen los cilindros horizontalmente y de forma opuesta, pero existen algunos cambios entre ellos. También echaremos un vistazo a los orígenes y a las principales aplicaciones de uno y otro.

Hay que remontarse al año 1897 si queremos saber el nacimiento del motor Boxer, pues Karl Benz, considerado el inventor del automóvil, ideó este tipo de motor en ese año. Lo apodó Contra, ya que la acción de cada lado se oponía a la del otro, y su primer uso fue en 1899, en el Benz Dos-à-Dos. Este modelo montaba dos cilindros opuestos y enfrentados a cada lado del cigüeñal, y desarrollaba una potencia de 5 CV. Tras varias evoluciones por parte de los ingenieros, consiguieron aumentar la fuerza del motor hasta alcanzar los 20 CV, finalmente cesando la producción del motor Contra alrededor del año 1900.

La clave de este motor se encuentra en el movimiento contrario entre pistones. Para habilitar este tipo de desplazamiento, en el cigüeñal se instalaba una muñequilla individual para cada biela, permitiendo que el cilindro número uno realizara el tiempo de admisión mientras el dos hacía el de explosión, y el uno empezara la carrera de compresión cuando el dos estuviera en la fase de escape, habiendo un tiempo de trabajo por cada vuelta del cigüeñal. Por la semejanza entre el movimiento que realizan los pistones y los brazos de un boxeador cuando pelea (hacia el interior y exterior al mismo tiempo), esta configuración de motor fue bautizada más tarde como Boxer, siendo la denominación más conocida hasta el día de hoy.

El balance se obtiene gracias a su equilibrio dinámico natural; esto es debido a la compensación que ofrece el impulso de un pistón al alternarse con el impulso del pistón opuesto. Por lo tanto, estos motores son, junto a los de seis cilindros en línea y los de doce cilindros en V, los que se benefician de un equilibrio sin necesidad de ejes de balance ni contrapesos adicionales en el cigüeñal. No obstante, los Boxer de menos de seis cilindros sí sufren pequeños balanceos inevitables; estos son surgidos, pese a ser compensados ligeramente, por los desfases entre cada pareja de una misma línea horizontal de cilindros.
En un motor Boxer de cuatro cilindros con el orden de encendido 1-4-3-2, las explosiones se producen cada 180° de rotación del cigüeñal. Sin embargo, existen intervalos de 540° de giro, en los que no se produce explosión en cada una de las bancadas de cilindros; por esto, los pulsos de llenado y escape del motor se vuelven irregulares. Además, los colectores de escape están más alejados que en un motor de cilindros en línea. Estos dos motivos influyen en cómo debe diseñarse el tubo de escape para que la expulsión de los gases sea lo más uniforme posible. Por otro lado, la ausencia de filtro de aire o de algún tipo de cobertura en la parte superior provoca mayores vibraciones de torsión, dando como resultado un aumento de ruido y requiriendo, el motor, la instalación de un volante de inercia más grande.



(Vídeo explicativo del motor Boxer de Subaru, extraído del canal oficial de Subaru España)

Como ejemplos de aplicación del motor Boxer, los más destacables son: el Volkswagen Tipo 1 (1938-2003), el Citroën 2CV (1948-1990), los Porsche 911 (tanto antiguos como modernos), y toda la gama de vehículos de la marca Subaru.

Para encontrar el primer motor de cilindros en V a 180°, hay que echar la vista atrás hasta el año 1971. Ferrari presentó, en ese año, el modelo 365 GT4 Berlinetta Boxer, con el objetivo de hacer frente a los Lamborghini Miura y Countach; el problema surge con su apellido, que tiene trampa... Realmente, aquel no adquiría la arquitectura de un motor Boxer, sino que el propulsor derivaba del 3.0 cm³ V12 ─empleado en competición por los Ferrari 312 de Fórmula 1─, al que se le había aumentado su ángulo hasta los 180° para convertirlo en un motor de tipo Flat ("plano" en inglés).


El motor plano sigue teniendo las bancadas de cilindros en posición totalmente horizontal, pero se distingue del Boxer por una razón principal: a diferencia de este último, cada conjunto de pistón-biela se monta sobre una misma muñequilla del cigüeñal; como consecuencia de esta unión, cada pareja de pistones se mueve en un sentido y otro por igual, o dicho de otra manera, cuando el pistón del cilindro número uno de una pareja se encuentra en el punto muerto superior, el pistón del cilindro número dos está en el punto muerto inferior.

Un motor Boxer se caracteriza por la suavidad de funcionamiento en todo el margen de revoluciones y por una entrega de par alta, pero su fabricación es más costosa. Un motor de cilindros en V a 180°, en cambio, destaca por su facilidad para mantener regímenes de giro elevados y permite conservar la calidad de sonoridad. La ventaja común de ambos reside en el centro de gravedad; es más bajo que en el resto de motores, afectando positivamente en la estabilidad y el manejo del vehículo durante su conducción. Sin embargo, por la anchura del motor Boxer y del motor de cilindros en V a 180°, presentan mayores problemas a la hora de calcular el espacio para su montaje en el vano motor.

Hemos repasado las principales diferencias entre las dos clases de motor y guardan algunas similitudes, pero según lo que quiera conseguir el fabricante, este se decanta por uno u otro. ¿Por qué Ferrari comenzó a fabricar motores en V a 180° y los denominó equivocadamente Boxer? ¡Danos tu opinión al respecto!

¡Hasta el próximo post!




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