En los motores V8 de gasolina hay un elemento que determinará cuál va a ser su comportamiento en lo que respecta a su funcionamiento: el cigüeñal. Dependiendo del tipo que instale (entre otras cosas), plano o cruzado, presentará una manera de ser y una personalidad que nos hará intercambiar opiniones entre los amantes del motor, llevándonos incluso a una discusión del nivel de, “y a ti ¿cómo te gusta la tortilla de patata, con cebolla o sin cebolla?”.

Para empezar tenemos que presentar a nuestro amigo el cigüeñal, diciendo que es ese componente con forma de eje escalonado que junto a las bielas transforma el movimiento lineal y alternativo de los pistones, originado por la combustión de la gasolina, en un movimiento circular. Estos últimos elementos realizan 4 carreras o movimientos verticales para realizar cada uno de los tiempos en que se compone el ciclo Otto o de “4 tiempos”. Un movimiento descendente de combustión, uno ascendente de escape, otro descendente de admisión y por último otro ascendente de compresión. Cada uno de ellos hace girar el cigüeñal media vuelta (180º), llegando a completar las dos vueltas (180º x 4 = 720º) para realizar un ciclo completo.

A partir de aquí lo que voy hacer es explicaros cada uno de los cigüeñales que se utilizan en cada uno de los motores en línea existentes, partiendo del que conocemos ampliamente, el motor de 4 cilindros. También dejaré a un lado muchos conceptos que no tendríais que saber si no os dedicáis a construir motores o a modificarlos, como por ejemplo el equilibrio dinámico, estático, fuerzas de primer y segundo orden, momentos de inercia, bla bla bla… (menudo peñazo)

En muchos textos se hace referencia al tipo de cigüeñal que llevan muchos deportivos, principalmente V8, en los que se menciona un tipo de cigüeñal denominado cruzado o crossplane, mientras que en otros se hace referencia al denominado tipo plano o flatplane. Este último es el que nos resulta más común debido a que está montado en la mayor parte de los motores de 4 cilindros de nuestros coches por no decir todos, dejando el otro tipo a vehículos destinados a la competición debido a su falta de funcionamiento regular a bajas revoluciones. Aunque existe alguna que otra excepción aplicada al mundo de la moto.

Tipo de cigüeñal en los motores en línea

Como comentaba, la mayor parte de los motores de 4 cilindros monta un tipo de cigüeñal de tipo plano en el que las muñequillas (zona en donde se anclan las cabezas de las bielas) están contenidas en un mismo plano, es decir que se encuentran en lados opuestos con respecto al eje de giro del cigüeñal, formando entre sí un arco de 180º. Si mirásemos el cigüeñal por un extremo veríamos que la posición de las muñequillas coinciden 2 a 2 y por lo normal suele hacerlo la 1ª muñequilla con la 4ª y la 2ª con la 3ª.

Estos motores tienen un funcionamiento más o menos regular en lo que respecta a su velocidad de giro, pero en realidad eso no es del todo cierto debido a que la velocidad de giro del cigüeñal es mayor cuando los pistones están en el punto muerto superior y en el punto muerto inferior debido a razones geométricas por culpa del singular movimiento de las bielas. Los ingenieros quisieron disminuir este efecto en la YFZ R1, mediante la adopción de un cigüeñal de tipo crossplane, en el que las muñequillas formaban entre sí 90º, disminuyendo en este caso la inercia creada por 2 de los 4 pistones. De esta forma solo habría un pistón en el PMS y otro en el PMI influyendo en la variación de velocidad del cigüeñal.

Como todo tiene su contrapartida, el problema en este caso es el aumento de las vibraciones debido a que el movimiento lineal de sus pistones no se contrarresta, como en el motor de cigüeñal plano, en el que hay dos pistones que van hacia arriba y otros dos que van hacia abajo al mismo tiempo. Por culpa de esto se hace necesario la instalación de un árbol contrarrotante que se mueve a la misma velocidad que el cigüeñal. Otro de los aspectos negativos es que este tipo de cigüeñal suele ser más caro de fabricar.

Y cuál era verdaderamente la ventaja de este motor, os estaréis preguntando. Pues bien, lo que se buscó fue un mayor control del piloto sobre el puño del gas a la salida de las curvas, gracias al encendido irregular en el tiempo de sus cámaras de combustión. Debido al cigüeñal con las muñequillas dispuestas en cruz, entre el encendido de la primera combustión y la segunda, el cigüeñal gira 270º, entre la segunda y la tercera 180º, entre la tercera y la cuarta 90º y finalmente entre la cuarta y otra vez la del primer pistón otros 180º.

Ese desfase de 270º anteriormente comentado hace que a la rueda trasera no se le transmita ningún tipo de impulso durante un intervalo de tiempo suficiente como para no someter a estrés al neumático y de esta manera poder recuperar la tracción o el agarre. Además, las combustiones se concentran un poco más en el tiempo que en un motor de cigüeñal plano, dando una mayor sensación de entrega de par cuando se gira el puño del gas y sobre todo un sonido que a través de un escape Akrapovic es digno de mención.

Volviendo a los motores en línea de automóvil, el de 5 cilindros se montó en coches como los Mercedes, Audi, Ford o Volvo tanto de ciclo Otto como diesel, buscando un mejor reparto de los esfuerzos que recibe el cigüeñal por parte del impulso generado por la combustión. Otra de sus ventajas era que tampoco resultaba ser tan grande como el 6 cilindros en línea, por lo que se podía instalar de forma transversal en coches de tracción delantera. Como anteriormente he comentado cada ciclo Otto transcurre durante dos vueltas de cigüeñal (720º), por lo que las muñequillas deberán estar colocadas cada 144º (720º/5 = 144º) haciendo que más de un pistón se encuentre realizando el tiempo de combustión, lo que se traduce en un movimiento mucho más redondo que en el 4 cilindros. Su inconveniente es el equilibrio interno de las masas oscilantes del interior del motor.

En el motor de 6 cilindros el equilibrio no es el problema, su problema es el tamaño. Es un motor que gira más redondo que el anterior, con un buen equilibrio interno en el que las muñequillas del cigüeñal están dispuestas cada 120º (720º/6 = 120º) y como ocurre en el motor anterior, más de un cilindro esta realizando la etapa de combustión a la vez.

El motor de 8 cilindros en línea, en desuso por su gran tamaño en favor de los V8, presentaba un cigüeñal de tipo crossplane. Si ya funcionaba de forma “redonda” el 6 cilindros os podéis imaginar como funcionaba de suave este motor cuyas muñequillas estaban posicionadas entre si 90º (720º/8=90º). A igualdad de cilindrada con respecto a otro motor de menos cilindros, las fuerzas generadas por la combustión son más pequeñas, pero más regulares en el tiempo, haciendo que su comportamiento fuese más fino, necesitando un volante de inercia menos pesado. Su problema era la longitud del cigüeñal y la crítica capacidad de absorción de las torsiones que tenía que sufrir en toda su longitud, a lo que había que sumar el mismo efecto pero producido en los árboles de levas. Un motor V8 a 90º tiene un funcionamiento muy parecido, es más pequeño, más compacto y las piezas son más cortas y resistentes.

Cigüeñal en motores V8

Por último llegamos al motor V8 a 90º, tan utilizado en coches americanos como en coches deportivos europeos, pero con una diferencia que hace que suenen y se comporten de forma diferente debido al tipo de cigüeñal utilizado. Los motores del otro lado del atlántico utilizan mayoritariamente uno del tipo crossplane con las 4 muñequillas posicionadas a 90º. Esto hace que el motor obtenga su par máximo a menores revoluciones, además de ser un propulsor con menos vibraciones y sobre todo capaz de obtener a través de sus tubos de escape una melodía gutural y profunda “muy americana”. En contrapartida, ese sonido debido a un determinado orden de encendido de sus cámaras de combustión, no se lleva bien con la evacuación de gases a través de sus colectores, confiriéndole cierto problema de “respiración” a altas revoluciones.

El motor V8 a 90º que utilizan por ejemplo los coches de Ferrari, utilizan el cigüeñal de tipo plano, de construcción más sencilla, más resistente y más ligero, lo que le otorga una menor inercia que vencer en caso de aceleración, la cual en este motor resulta ser mejor que la del americano. Pero lo que más caracteriza a este tipo de propulsor es su capacidad para funcionar alto de revoluciones debido a su mejor respiración, al comportarse como dos motores de 4 cilindros en línea unidos mediante el cigüeñal. En este motor las ondas de presión generadas en el sistema de escape y producidas por la combustión de cada una de sus cámaras, tienen un orden que favorece la salida de gases, cosa que no ocurre en el motor americano ya que tienden a interferir unas ondas con otras.

Seguro que alguien piensa que se pueden construir dos motores con personalidades diferentes partiendo de un mismo bloque y de hecho existe ese propulsor. Es el que compartían el Lancia Thema 8.32 que tenía instalado un cigüeñal de tipo cruzado o crossplane y el Ferrari 308 GTS Quattrovalvole que recurría al plano o flatplane. Su motor era un V8 de 2927 cc de cuatro válvulas por cilindro y distribución mediante doble árbol de levas en cabeza. El resultado obtenido, fue un mayor par motor declarado por la berlina de 285 Nm frente a 265 Nm a 4.500 rpm y de una mayor potencia obtenida por el deportivo de 255 CV frente a 215 CV a 6.750 rpm.

Llegados a este punto, entre los motores V8 a 90º podéis decantaros por un motor de melodía ronca y gutural capaz de pegarte al asiento con su gran entrega de par a bajas vueltas o por un motor que te eleva la tensión arterial cada vez que lo aceleras y escuchas su bramido. ¿Sois de tortilla de patatas con cebolla o sin cebolla?