En qué lugar se coloque el motor de un coche respecto al chasis es una decisión de los ingenieros que condicionará el comportamiento del vehículo. También la potencia entregada por su motor dependerá del número de cilindros y de su disposición. Así que el equipo de espíritu RACER se hizo la pregunta: “¿Qué tipos de coche se han comercializado según su posición y disposición de los cilindros?“. En este reportaje la respuesta hallarás.

Lo primero de todo precisar que hablaremos de coches comercializados, no de prototipos o conceptos. Dentro de las fabricaciones a medida, la lista de motores exóticos podría ser mucho más numerosa, así que la reservamos para otro futuro reportaje.

Antes de entrar en materia, os vamos a contar los criterios de clasificación que hemos seguido. Veremos por qué es importante la posición del motor en un coche, haremos un recorrido ascendente según el número de cilindros y lo clasificaremos según la disposición de sus cilindros, su posición respecto al chasis y disposición del cigüeñal respecto al avance del vehículo.

¿Por qué es importante la posición del motor-cambio en un coche?

Si descomponemos un automóvil en sus partes fundamentales, llegaremos a la conclusión que el mayor peso aportado en el total del conjunto es aquel del conjunto motor-caja de cambios. El resto de componentes como chasis, suspensiones, frenos o ruedas es cierto que aportan peso al conjunto, pero no está tan concentrado en un solo lugar y en cambio se encuentra más repartido entre todo el vehículo.

Para que nos hagamos una idea, dependiendo del número de cilindros del motor de un coche, podremos encontrarnos motores que, a grandes rasgos, oscilan entre los 100 y 400 kg de peso. Cuantos más cilindros tenga, lógicamente su peso será mayor. Aquí van algunos ejemplos:

• Honda L15A (4L): 100 kg
• BMW S85 (V10): 240 kg
• Bugatti (W16): 400 kg

La caja de cambios será otro de los contribuyentes al peso total, importante porque en la mayoría de los casos va unida al motor, salvo si se monta en posición trans-axle, esto es, con el motor en un extremo y la caja en el otro, como ocurre por ejemplo, en el Mercedes-AMG GT. Esto se hace para repartir mejor los pesos entre ambos ejes.

El peso de la caja de cambios puede oscilar entre los 50 y los 180 kg de las más pesadas. Lógicamente cuanto más potente sea el motor y mayor par desarrolle, más pesada será la caja de cambios porque los engranajes deberán aguantar ese par. También si posee más marchas, al tener más engranajes, pesará más. Por ejemplo, la caja ZF automática de 8 marchas pesa 87 kg, algo que no resulta excesivo para las marchas que tiene y el par que soporta.

Por tanto, como media, el conjunto motor-caja de cambios puede rondar los 300 kg, siendo el mayor contribuyente al peso total del vehículo

El momento polar de inercia

Como ya hemos visto, el conjunto motor-caja es el más importante en cuanto a distribución de pesos se refiere, por estar más concentrado en un lugar y por ser el mayor contribuyente al peso total del vehículo. De manera intuitiva sabemos que si un vehículo concentra la mayor parte de su masa en su eje delantero, tendrá un carácter subvirador, y si lo hace en el trasero, será más sobrevirador. Vale, sí, el eje propulsor también influye en el comportamiento, pero de momento lo olvidamos para este artículo. Una manera de explicar este comportamiento desde la física es el momento polar de inercia.

Para que se entienda fácilmente, es como si en el eje horizontal del coche -el que va de adelante a atrás- tuviéramos un péndulo anclado al centro de masa del coche. Al girar en una curva, el péndulo también girará. ¿Cuanto? Pues depende del peso del péndulo y de a qué distancia se encuentre del punto al que se ancla. Si está muy cerca del centro de gravedad, el péndulo se moverá muy poco, pero si se encuentra alejado, se moverá bastante más, provocando una inercia añadida. Eso es en física el momento polar de inercia.

No vamos a entrar en grandes discusiones físicas, así que explicado de manera resumida podría decirse que, cuanto más alejado esté un peso (motor-cambio) del Centro de Gravedad de un vehículo en movimiento, más complicado será hacerlo girar debido a la inercia que provoca ese peso (motor-cambio)

En el vídeo vemos un ejemplo, no solo del momento polar de inercia, sino de la estabilidad lineal del vehículo, pero para visualizarlo nos sirve. Si observáis, cuando el peso está centrado, el coche es estable en línea recta, aunque lo desestabilicemos de la parte trasera. En cambio, cuando el peso está en la parte de atrás, el conjunto es inestable ante cualquier cambio de dirección y tiende a sobrevirar.

Para ver un ejemplo numérico, necesitamos conocer una simple fórmula del momento polar de inercia. No es más que multiplicar la masa en kilogramos del objeto en cuestión (en este caso el motor y la caja de cambios) por la distancia en metros al cuadrado que los separa del Centro de Gravedad.

La fórmula del momento polar de inercia es muy sencilla: Momento polar de inercia= m_motor*d₁² + m_caja*d₂² donde m es la masa en kilos y d la distancia en metros

Por este motivo, si el mayor peso de un coche se encuentra en la parte delantera tendrá un carácter eminentemente subvirador, si se encuentra en el centro de gravedad será neutro y si se encuentra en la parte trasera, sobrevirador

Vamos a tomar como ejemplo un Porsche 904 y un Audi Ur Quattro. En la imagen vemos marcado en rojo el motor y en azul la caja de cambios, junto a d₁, que es la distancia del motor al Centro de Gravedad (CG) y d₂, que es la distancia de la caja de cambios al CG. Para ello realizaremos la suposición de que ambos motores pesan igual (130 kg) y ambas cajas de cambio también pesan igual (70 kg).

Vamos al ejemplo numérico. En el caso del Porsche 904, vamos a suponer que d₁ es igual a 0,5 m y d₂ es igual a 1 m. Así tenemos un momento polar de inercia de 102,5 kg*m². Para el caso del Audi Ur Quattro, suponemos que d₁ es igual a 1 m y d₂ es igual a 0,5 m. Con esto, tendríamos un momento polar de inercia de 147 kg*m².

Con el mismo peso de motor y caja de cambios, cambiando la ubicación de la posición central-trasera del Porsche 904 a la delantera del Audi Ur Quattro, obtenemos un mayor momento polar de inercia en el Audi, lo que indica que será más complicado inscribirlo en las curvas que el Porsche. Por este motivo es tan importante la ubicación del conjunto motor-cambio, desde el punto de vista del rendimiento dinámico.

Es evidente que luego hay otros condicionantes, como el empaquetado o el cliente-objetivo, que pueden llevar a una ubicación no tan óptima dentro del chasis, aunque ese déficit de comportamiento dinámico se puede paliar con otras soluciones técnicas. Así que ahora que ya sabemos por qué es tan importante la disposición del motor en el chasis de un coche, vamos a ver los tipos de motores y disposiciones que podemos encontrar.

Motor según la disposición de sus cilindros

Después de esta introducción para entender la importancia de la posición del motor en el vehículo, vamos a ver qué tipos de motores se han comercializado (que conozcamos) según la disposición de sus cilindros. Como convención, siempre miraremos el motor desde la parte frontal de su cigüeñal, es decir, su parte más estrecha, para esta clasificación.

1-. En línea

Los motores en línea son aquellos donde todos los pistones de todos los cilindros se moverán de arriba abajo dibujando una línea imaginaria, mirados desde la parte frontal del cigüeñal, como hemos dicho antes. Son los motores más comunes que encontramos en cualquier turismo actual en formato de tres o cuatro cilindros.

Si levantamos el capó, es fácil distinguirlos, porque solamente disponen de una culata: los cables de las bujías (en el caso de los gasolina) dibujarán una línea recta. También podemos observar el colector de escape y veremos que todos los tubos se encuentran alineados en el motor.

Este tipo de motores se caracterizan por ser sencillos de construir y empaquetar dentro de un vehículo, aunque, dependiendo del número de cilindros, necesitarán de árboles de equilibrado para anular sus vibraciones.

2-. En uve

Los motores en “V” son algo más complejos de fabricar que los motores en línea. Si observamos el movimiento de sus pistones desde el frontal del cigüeñal, veremos que forman una “V”. De este modo es oblilgatorio que dispongan de dos culatas, una para cada bancada de cilindros. Una particularidad de los motores en “V” es que los cilindros opuestos comparten muñequilla en el cigüeñal.

Esta complejidad añade peso y un mayor coste, por lo que usualmente se reservan para coches más altos de gama o más deportivos. Aunque aportan otras ventajas, como un empaquetado más compacto que un motor en línea a igualdad de número de cilindros, o mejor equilibrado, teniendo menos vibraciones.

Distinguir este tipo de motores es más sencillo, pues al levantar el capó veremos dos culatas, con sus correspondientes bancadas de cilindros. Si estamos ante un modelo gasolina, la mejor referencia es seguir los cables de encendido, y nos darán la pista de cuantos cilindros tiene y su disposición.

3-. Opuestos o bóxer

Los motores con cilindros opuestos o bóxer, tienen la particularidad de que sus cilindros se encuentran totalmente horizontales y opuestos. De ahí lo de bóxer: su movimiento se asemeja a los puños de un boxeador. En ese caso, cada cilindro dispone de su propia muñequilla en el cigüeñal.

La particularidad de estos motores es que, al ser horizontales, tienen un centro de gravedad mucho más bajo que los motores en línea o en uve, por lo que mejoran en cierta medida el comportamiento dinámico del vehículo.

En la actualidad, tan solo dos fabricantes se mantienen fieles a este diseño de motores: Subaru y Porsche.

Motor Ferrari 312B

4-. En uve a 180º

Un caso especial de los motores en “V”, es el motor en “V” a 180º. Mucha gente los confunde con un motor bóxer, pero no es exactamente lo mismo. Desde fuera son prácticamente idénticos, con los cilindros en posición horizontal, pero su construcción incluye un matiz que los diferencia: los cilindros opuestos comparten muñequilla en el cigüeñal, a diferencia de los motores bóxer, en los que cada cilindro se asocia a una sola muñequilla.

Algunos fabricantes, sobre todo en competición, los han utilizado, pero quizá el más famoso que los ha incluido en sus coches de “calle” ha sido Ferrari. Encima de estas líneas podéis ver el dibujo del motor Ferrari 312B de 12 cilindros en uve a 180º, un vehiculo clásico de la Fórmula 1 de los años 70. Otro vehículo mítico de la casa de Maranello con este tipo de motor, pero esta vez de “calle”, es el Ferrari Testarossa.

5-. Rotativo

Vamos ahora con un motor que se define por la forma de su pistón y cilindro. Se trata del motor rotativo o motor Wankel. La forma de su cilindro es un epitrocoide de dos lóbulos, con un rotor (cilindro) de forma triangular, con paredes cóncavas, algo de lo más exótico.

Su principal virtud es su gran rendimiento, pues mientras los motores tradicionales de pistón realizan trabajo cada dos vueltas de cigüeñal en el ciclo Otto, en el motor rotativo en cada vuelta se producen tres explosiones. Podría decirse que un motor rotativo de dos rotores es equivalente a un motor convencional de seis cilindros.

Otra virtud de este motor es su equilibrado natural, teniendo una casi total ausencia de vibraciones, al prescindir de la biela para transmitir el movimiento al cigüeñal: su pistón ya posee de manera natural un movimiento circular y no es necesaria la biela para convertir un movimiento lineal en circular.

El fabricante más famoso en emplear este tipo de motores es Mazda, aunque el fabricante pionero fue NSU, quien primero lo llevó a la práctica.

6-. En uve doble

Llegamos al penúltimo tipo de motor comercializado que conocemos, y quizá el más exótico. Se trata del motor en uve doble. Si miramos el motor desde la parte frontal del cigüeñal, veremos que sus cilindros dibuja una “W”. Este motor es fruto de la unión de dos motores en “V” estrecha. Como os podéis imaginar, su complejidad es mayor que el resto de motores, pues debe disponer de cuatro culatas, lo que significa más peso y mayor coste de fabricación.

¿Quién fue el artífice de este tipo de motor? El grupo Volkswagen, bajo el auspicio de Ferdinand Piëch, y presentado en el prototipo Volkswagen W12 Syncro. Posteriormente lo montaría el buque insignia del grupo, el Volkswagen Phaeton.

Existen motores en W con tres bancadas de cilindros, pero ninguno de ellos se ha comercializado en ningún vehículo de serie, aunque el grupo Volkswagen realizase algún prototipo para probarlo, que finalmente deshechó.

7-. Radial

Un motor muy extraño en vehículos y muy utilizado en la historia de la aviación: el motor radial. En este tipo de motor los cilindros se disponen de manera radial respecto al cigüeñal, que se reduce a la mínima expresión. Todos los cilindros se anclan a la misma muñequilla, mientras cada cilindro se sincroniza para que todos trabajen al unísono, en diferentes partes de la secuencia de los cuatro tiempos. En este tipo de motores, las válvulas son actuadas por varillas, con un árbol de levas circular junto al cigüeñal.

Motor según la posición en el chasis

Ahora que conocemos los tipos de motores por la disposición o forma de sus cilindros, vamos a ver la clasificación según se coloque el motor respecto al chasis. Para que sea fácil de visualizar, hemos creado unos gráficos con vista cenital, donde la parte frontal se encuentra a la izquierda.

1-. Delantero

Llamaremos motor delantero, a aquel que se coloca por delante del eje delantero. Dentro de esta categoría pueden entrar la gran mayoría de los vehículos que se comercializan hoy en día. Su momento polar de inercia es mayor, debido a que está más alejado del centro de gravedad. Al estar colgando del eje delantero, su carácter será más subvirador.

¿Por qué se adopta esta configuración en la mayoría de vehículos? Porque el empaquetado deja un habitáculo más espacioso, según los fabricantes, y son más sencillos de fabricar, al ser la configuración mayormente adoptada.

2-. Central-delantero

En este caso, diremos que un vehículo tiene el motor en posición central-delantera, cuando su motor se encuentre por detrás del eje delantero y antes del habitáculo. Esta posición que enamoraba a Enzo Ferrari, tiene un reparto de masas muy equilibrado, a la par que perdona errores de conducción. Su momento polar de inercia es bajo, aunque con orientación delantera.

También podemos encontrar ejemplos en los que el peso de su motor no cae exactamente por detrás del eje delantero, apoyando una pequeña parte del motor sobre éste. No son de motor central-delantero puros, pero se consideran como tal, al recaer la mayor parte del peso del motor por detrás del eje. Puede ser el caso de los Maserati Ghibli o Jaguar F-Type, por citar un par de ejemplos.

3-. Central-trasero

Los coches con motor central-trasero son aquellos donde el motor se encuentra detrás del habitáculo, pero por delante del eje trasero. Solamente encontraremos esta disposición en los vehículos más deportivos, pues su momento polar de inercia es realmente bajo. Además, la ubicación del peso coincide o queda muy cerca del punto de giro del coche, lo que ayuda a que sea mucho más ágil que cualquier otra configuración.

Es por eso que esta configuración se adopta en la mayoría de competiciones del motor, como por ejemplo la Fórmula 1, y se emplea en deportivos y superdeportivos, como el McLaren 720 o el Lamborghini Aventador. Eso sí, requiere de mayor destreza al volante y perdona menos errores que una configuración de motor en posición central-delantera.

4-. Trasero

Llegamos ahora a una configuración que se ha usado mucho en el pasado, pero que en el presente solo tiene un fabricante y modelo concreto en el mercado. Hablamos de la posición trasera del motor. Lo llamamos así cuando el motor se ubica por detrás del eje trasero.

Como os imaginaréis, esta configuración tiene un momento polar de inercia mayor a la posición central-delantera o central-trasera, favoreciendo los “coletazos” en conducción al límite. Se trata de una disposición que genera un vehículo inherentemente inestable, aunque luego los ingenieros obren su magia para corregir estas desventajas.

Tiene la ventaja que, en un coche de propulsión, mejora la motricidad en aceleraciones desde parado, al disponer de la mayor parte del peso sobre el eje propulsor. Al acelerar, con la transferencia de masa hacia el eje posterior aparte de la que ya dispone en estático, hace que el peso sobre los neumáticos traseros aumente, mejorando el agarre con el asfalto.

No solo ayuda al acelerar, también al frenar. Puesto que la mayor parte del peso está detrás, al frenar, parte de ese peso recaerá sobre el eje delantero, equilibrando el conjunto. Así se puede dotar de mayor poder de frenado a las ruedas traseras sin que lleguen a deslizar, más que en cualquier otra configuración, ayudando así a reducir la distancia de detención.

¿Qué marca defiende esta configuración? Porsche, con su mítico modelo 911. La marca alemana ha logrado corregir todos los defectos que a priori son característicos de este reparto de masas, consiguiendo un deportivo muy rápido relativamente fácil de llevar por manos inexpertas, siendo uno de los que mejor frenan del mundo.

Motor según la posición del cigüeñal

Ya hemos visto los tipos de motores según la disposición de sus cilindros, y los tipos de disposición de motor según el chasis. El último punto para definir completamente la posición del conjunto motor-cambio es la posición según la orientación del cigüeñal del motor.

1-. Longitudinal

Es muy sencillo, sobre todo visto desde arriba. Si el cigüeñal está colocado en la misma dirección de avance del coche, diremos que se trata de un motor de posición logitudinal. Esta disposición favorece un equilibrio de masa de izquierda a derecha, manteniendo una distribución de peso más neutra.

Este tipo de colocación no es la más usada en la industria, reservándose para las gamas más altas, aunque ha sido tradición de marcas como BMW o Mercedes-Benz hasta hace poco tiempo. Antes, ver un vehículo de estas marcas te garantizaba una disposición de este tipo, pero ahora ya tienen modelos con disposiciones como la siguiente que veremos.

2-. Transversal

Un motor está colocado en posición transversal, cuando el cigüeñal esté a 90º del sentido de la marcha. Es decir, para que nos entendamos todos, el cigüeñal apunta hacia los lados del coche. Esta disposición no es la más equilibrada de izquierda a derecha, pues obliga a desplazar el motor hacia un lado, para colocar el cambio a continuación, provocando cierto desequilibrio.

Es la disposición más usada en la industria, sobre todo la posición de motor delantero-transversal, y la podemos encontrar en la mayor parte de modelos comercializados actualmente.

3-. Vertical

Esta disposición es muy exótica y solamente vista en los vehículos con motor radial. Los cilindros se encuentran en posición horizontal, mientras el cigüeñal se encuentra en posición vertical.

Por tanto, y a modo de resumen, podemos clasificar los vehículos por la disposición de sus cilindros (línea, V, bóxer, V a 180º, rotativos, radiales y W); por su posición en el chasis (delantero, central-delantero, central-trasero y trasero) y por la posición de su cigüeñal respecto al sentido de la marcha (longitudinal, transversal o vertical).

Combinando todas estas variables, hemos recopilado 50 disposiciones diferentes de vehículos comercializados a lo largo de la historia. Es posible que falte alguno porque se nos haya pasado pero, como siempre, agradecemos vuestras aportaciones en los comentarios. Vamos a mencionarlos por orden ascendente de número de cilindros.

Ejemplos de tipos de vehículos comercializados por tipo y disposición de motor

1 cilindro

BMW Isetta – Motor 1 central-trasero transversal

2 cilindros

DAF 600 – Motor B2 delantero longitudinal

Fiat Nuova 500 – Motor L2 trasero longitudinal

Fiat 500 Twinair – Motor L2 delantero transversal

Mazda RX 8 – Motor RW2 central-delantero longitudinal

Morgan 3 Wheeler – Motor V2 delantero longitudinal

NSU Prinz 3 – Motor L2 trasero transversal

3 cilindros

BMW i8 – Motor L3 central-trasero transversal

Eunos Cosmo – Motor RW3 central-delantero longitudinal

Hyundai Accent – Motor L3 delantero transversal

Suzuki Cappuccino – Motor L3 central-delantero longitudinal

4 cilindros

FIAT 600 d Multipla – Motor L4 trasero longitudinal

Lancia Fulvia – Motor V4 delantero longitudinal

Opel Astra GSi 16v – Motor L4 delantero transversal

Porsche 718 Boxster – Motor B4 central-trasero longitudinal

Renault 5 Alpine Turbo – Motor L4 central-delantero longitudinal

Subaru BRZ – Motor B4 central-delantero longitudinal

Subaru Impreza WRX STi – Motor B4 delantero longitudinal

Toyota MR2 – Motor L4 central-trasero transversal

5 cilindros

Audi RS2 – Motor L5 delantero longitudinal

SEAT Toledo V5 – Motor V5 delantero transversal

Volvo C70 T5 – Motor L5 delantero transversal

6 cilindros

Audi S5 Sportback – Motor V6 delantero longitudinal

Ford GT – Motor V6 central-trasero longitudinal

Honda NSX – Motor V6 central-trasero transversal

Julian Sport Coupe – Motor R6 trasero vertical

Nissan Skyline GT-R – Motor L6 central-delantero longitudinal

Nissan 300ZX – Motor V6 central-delantero longitudinal

Porsche 911 – Motor B6 trasero longitudinal

Porsche Cayman GT4 – Motor B6 central-trasero longitudinal

Alpine A610 – Motor V6 trasero longitudinal

Volkswagen Golf R32 – Motor V6 delantero transversal

Volvo S80 T6 – Motor L6 delantero transversal

8 cilindros

Volvo XC90 – Motor V8 delantero transversal

Audi V8 – Motor V8 delantero longitudinal

Chevrolet Corvette – Motor V8 central-delantero longitudinal

Duesenberg Straight 8 – Motor L8 central-delantero longitudinal

Ferrari 308 GTB – Motor V8 central-trasero transversal

Ferrari F40 – Motor V8 central-trasero longitudinal

Tatra 603 – Motor V8 trasero longitudinal

Volkswagen Passat W8 – Motor W8 delantero longitudinal

10 cilindros

BMW M5 – Motor V10 central-delantero longitudinal

Lamborghini Huracan – Motor V10 central-trasero longitudinal

12 cilindros

Aston Martin DB9 – Motor V12 central-delantero longitudinal

Ferrari 512TR – Motor VB12 central-trasero longitudinal

Lamborghini Diablo – Motor V12 central-trasero longitudinal

Lamborghini Miura – Motor V12 central-trasero transversal

Volkswagen Phaeton W12 – Motor W12 delantero longitudinal

16 cilindros

Bugatti Veyron – Motor W16 central-trasero longitudinal

Cizeta V16T – Motor V16 central-trasero transversal

En la siguiente tabla podemos ver un ejemplo de cada vehículo según el número de cilindros, tipo de motor (RW=Rotativo Wankel, R= Radial, L=En línea, V=En uve, W=En uve doble, VB=En uve a 180º), su posición en el chasis (delantero, central-delantero, central-trasero o trasero) y su disposición según la posición del cigüeñal respecto al avance del vehículo (longitudinal o transversal). A la derecha, podemos ver un ejemplo de este tipo de vehículo, que ya está en nuestra galería del Coche del Día.

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