Parabrisas

Iguales, pero no tanto

Hyundai sorprende al mundo de la ingeniería del automóvil al proponer un motor con cilindros de distinta capacidad. No hay antecedent­es de esta tecnología, más allá de un intento de Honda en 2014.

-

La patente fue registrada bajo el nombre oficial de “system and method for motor-assisted nonuniform displaceme­nt engine control” (sistema y método de control para la asistencia de un motor de cilindrada (unitaria) no uniforme. El ingeniero Tony Whitehorn, responsabl­e técnico de la filial inglesa de Hyundai, señala que la cilindrada uniforme de los motores tiene una desventaja: el margen para el control de punto de operación óptimo es insuficien­te para motores con cilindros de un mismo diámetro”. Y agrega: “de forma adicional es consumida una cantidad excesiva de energía mecánica dado que la cilindrada uniforme puede ocasionar variacione­s en la estabilida­d de la marcha lenta, lo que también representa ineficienc­ia”. Dicho de otra manera, en un motor de combustión interna, la capacidad cúbica de cada cilindro es igual a la cilindrada total del motor a dividir por el número de cilindros. O sea, en un motor de cuatro cilindros de 2.000 cm3, cada cilindro tendrá 500 cm3 Contrariam­ente a esta regla, Hyundai presentó sus planes para un motor con cilindros de capacidad desigual. En la práctica, esto quiere decir que un motor de 2 litros de cilindrada, en lugar de cuatro cilindros con 500 cm3, tendría, por ejemplo, dos cilindros de 600 cm3 y otros dos de 400 cm3. El sistema de control computador­izado de este motor con ejes de equilibrio es imprescind­ible debido

a que la diferencia de capacidade­s produciría ruido y vibracione­s que necesitan ser anulados. También ayudaría a la gestión de los valores de par distintos producidos por los diferentes cilindros. De acuerdo con los ingenieros de Hyundai, la finalidad de todo esto es lograr ventajas al nivel de la eficiencia del motor y por ende de la reducción del consumo y de las emisiones.

El equilibrio del motor

Se dice que el motor está equilibrad­o si durante un régimen estacionar­io de funcionami­ento sobre sus soportes se transmiten unas fuerzas cuyas magnitudes y direccione­s son constantes. El equilibrad­o de los motores de automóvile­s fue estudiado exhaustiva­mente por el profesor doctor ingeniero M.S. Jóvaj de la Facultad de Ingeniería de la Universida­d de Moscú, en Rusia, así como por muchos otros investigad­ores, como el ingeniero Dante Giacosa de la empresa Fiat de Turín y Harry Ricardo de Inglaterra. En un motor no equilibrad­o la presión sobre los soportes varía continuame­nte y origina vibracione­s en el chasis y del automóvil en su conjunto, lo que va acompañado por el debilitami­ento de las uniones atornillad­as, con sobrecarga­s en determinad­as piezas, incrementa­ndo su desgaste, y con otros fenómenos indeseable­s. En un motor como el de

Hyundai con diferente diámetro en los cilindros, hay que trabajar con suma cautela en el número de estos y en la aplicación de ejes de equilibrio contrarrot­antes, conocidos desde más de un siglo, en la técnica de los motores, pero que aquí juegan un rol decisivo. El concepto básico del eje de equilibrad­o ha existido desde 1904, cuando fue inventado y patentado por el célebre ingeniero británico Frederick Lanchester. Un eje de equilibrio o eje de balanceo es un eje con contrapeso­s excéntrico­s, adicional al cigüeñal, el cual anula las vibracione­s que se producen en los motores que no son inherentem­ente balanceado­s. Algunos motores tienen un eje de estas caracterís­ticas, y otros tienen dos, que giran en sentido inverso al doble de velocidad de velocidad que el motor. Los ejes de equilibrad­o son más comunes en los motores en línea de 4 cilindros, debido a que por la asimetría de su diseño, tienen una vibración de segundo orden inherente (la vibración se produce al doble de las RPM del motor), la cual no puede ser eliminada sin importar lo bien que estén equilibrad­os los componente­s internos. Uno de los motores modernos que tiene dos ejes de equilibrad­o es el Diesel TDI de cuatro cilindros de Audi, aplicado por ejemplo en el Audi A4. En los motores de dos y tres cilindros en línea, muy utilizados en nuestros días, el problema es crítico. Contrapeso­s excéntrico­s en estos ejes, de comando desde el cigüeñal a través de una cadena o engranajes. Están dimensiona­dos y colocados de tal forma que los giros contrarrot­atorios cancelan sus reacciones inerciales en el plano horizontal, pero sumándose en el plano vertical, dado una fuerza neta igual, pero desplazada 180 grados, con la vibración indeseable del motor básico, cancelándo­se.

Consumo de potencia

Existe un debate sobre cuanta energía del motor cuesta mantener los dos ejes en movimiento. La cifra dada es generalmen­te de alrededor de 15 CV (11 kW), pero esto puede ser excesivo para pérdidas por fricción. Es posible que este sea un error de cálculo derivado de la utilizació­n común de dinamómetr­os de inercia, que calculan la potencia midiendo la aceleració­n angular de vez de la medida real de par a velocidad constante. Los 15 HP, entonces, incluyen tanto las pérdidas de fricción como el incremento de la inercia angular de los ejes que giran rápidament­e, los cuales pueden no ser un factor a velocidad constante.

Una solución difícil

El motor alternativ­o no puede estar completame­nte equilibrad­o, ya que es inevitable la irregulari­dad del par motor, lo que siempre origina la variación periódica de la carga sobre los soportes. Por eso, al hablar sobre el equilibrad­o del motor, con este concepto por lo común se sobreentie­nde la observanci­a del grado tolerable de vibración como resultado de las medidas constructi­vas y de producción adoptadas que permiten eliminar en una u otra medida las causas que suscitan el desequilib­rio. El equilibrad­o del motor en la práctica se realiza eligiendo correspond­ientemente el número y la posición de los cilindros, la disposició­n de los brazos del cigüeñal, así como la colocación de los contrapeso­s y de los ejes de equilibrio en los motores que los necesitan. Los motores V12 tienen un equilibrio tan evidente que si se coloca el canto de una moneda sobre alguna de sus tapas de válvulas, ésta permanecer­á en posición vertical, con el motor en funcionami­ento, por supuesto. Retornando al motor con cilindros de diámetro diferente, podemos afirmar que se halla en un periodo de ensayos exhaustivo­s y que si todo resulta bien, tal vez aparecerán en algún modelo de automóvil de serie en los próximos años. Debemos subrayar que el objetivo de máxima con este tipo de motores es aumentar el rendimient­o mecánico de la máquina. En ese sentido, esta posible solución está relacionad­a directamen­te con la desactivac­ión selectiva de los cilindros (corte de combustibl­e y de encendido), es decir con la cilindrada variable, que es ahora aplicada a muchos tipos de motores, dado que se necesita un alto grado de equilibrio cuando el sistema entra en funcionami­ento. El motor con distinto diámetro de cilindros y con cilindrada variable constituye un verdadero reto a los diseñadore­s de máquinas motrices.

 ?? Por: Pablo Jorge Gualtieri ?? Moderno motor Diesel Mercedes-Benz dotado de dos ejes de equilibrio para anular las vibracione­s.
Por: Pablo Jorge Gualtieri Moderno motor Diesel Mercedes-Benz dotado de dos ejes de equilibrio para anular las vibracione­s.
 ??  ?? Mostrando los ejes de equilibrad­o retirados de un motor.
Mostrando los ejes de equilibrad­o retirados de un motor.
 ??  ?? En esta visión desde debajo de un motor vemos al compacto conjunto de ejes equilibrad­ores. Algunos motores V8, como este Volvo de 4.4 litros, también incorporan ejes equilibrad­ores.
En esta visión desde debajo de un motor vemos al compacto conjunto de ejes equilibrad­ores. Algunos motores V8, como este Volvo de 4.4 litros, también incorporan ejes equilibrad­ores.
 ??  ?? Ejes de equilibrio instalados en el motor, visibles al quitar el cárter se aceite.
Ejes de equilibrio instalados en el motor, visibles al quitar el cárter se aceite.
 ??  ?? Motor Diesel de cuatro cilindros y doble eje de equilibrio.
Motor Diesel de cuatro cilindros y doble eje de equilibrio.
 ??  ?? Motor Hyundai Kappa de 1 litro y tres cilindros turbo, susceptibl­e de ser producido con los cilindros de distinto diámetro.
Motor Hyundai Kappa de 1 litro y tres cilindros turbo, susceptibl­e de ser producido con los cilindros de distinto diámetro.

Newspapers in Spanish

Newspapers from Argentina