Motor V6 - V6 engine

Vista en corte de un motor V6 con doble árbol de levas en cabeza

Un motor V6 es una de seis cilindros del motor de pistón donde los cilindros comparten una común cigüeñal y están dispuestos en una configuración de V .

Los primeros motores V6 fueron diseñados y producidos de forma independiente por Marmon Motor Car Company , Deutz Gasmotoren Fabrik y Delahaye . Los motores fabricados después de la Segunda Guerra Mundial incluyen el motor Lancia V6 en 1950 para el Lancia Aurelia y el motor Buick V6 en 1962 para el Buick Special . El diseño V6 se ha convertido en el diseño más común para los motores automotrices de seis cilindros.

Diseño

Debido a su corta longitud, los motores V6 se utilizan a menudo como la opción de motor más grande para vehículos que de otro modo se producen con motores de cuatro en línea, especialmente en vehículos con motor transversal . Una desventaja de los autos de lujo es que los motores V6 producen más vibraciones que los motores de seis cilindros en línea . Algunos autos deportivos usan motores de seis cilindros en lugar de motores V6, debido a su centro de gravedad más bajo (que mejora el manejo ).

El desplazamiento de los motores V6 modernos es típicamente entre 2.5 a 3.5 L (153 a 214 pulgadas cúbicas), aunque se han producido ejemplos más grandes y más pequeños, como el Mazda V6 1.8 L (110 pulgadas cúbicas) usado en el Mazda MX 1991-1998 -3 , o el motor Mitsubishi V6 de 1,6 L (98 pulgadas cúbicas) utilizado en el Mirage / Lancer 1992-1998 , mientras que el V6 más grande construido fue el GMC V6 de 7,8 L (476 pulgadas cúbicas) utilizado en la serie GMC C / K de 1962 6500 .

Equilibrio y suavidad

Todos los motores V6, independientemente del ángulo en V entre los bancos de cilindros, están sujetos a un desequilibrio primario causado por cada banco que consta de un motor de tres en línea , debido al número impar de cilindros en cada banco. Los motores de seis cilindros en línea y los motores de seis cilindros en línea no experimentan este desequilibrio. Para reducir las vibraciones causadas por este desequilibrio, la mayoría de los motores V6 utilizan un amortiguador armónico en el cigüeñal y / o un eje de equilibrio que gira en sentido contrario .

Los diseños de seis cilindros tienen menos pulsaciones en la entrega de potencia que los motores de cuatro cilindros, debido a la superposición en las carreras de potencia del motor de seis cilindros. En un motor de cuatro cilindros, solo un pistón está en una carrera de potencia en un momento dado. Cada pistón se detiene por completo e invierte la dirección antes de que el siguiente comience su carrera de potencia, lo que da como resultado una brecha entre las carreras de potencia, especialmente a velocidades más bajas del motor (RPM). En un motor de seis cilindros con un intervalo de encendido uniforme, el siguiente pistón comienza su carrera de potencia 60 ° antes de que termine el anterior, lo que da como resultado una entrega de potencia más suave al volante.

Al comparar los motores en un dinamómetro, un motor V6 muestra picos de par instantáneos del 154% por encima del par medio y valles del 139% por debajo del par medio, con una pequeña cantidad de par negativo (inversiones de par del motor) entre las carreras de potencia. En el caso de un motor de cuatro cilindros, los picos son aproximadamente un 270% por encima del par medio y un 210% por debajo del par medio, con un 100% de par negativo entre carreras. Sin embargo, un V6 con intervalos de encendido desiguales de 90 ° y 150 ° muestra grandes variaciones de par de un 185% por encima y un 172% por debajo del par medio.

Ángulos del banco de cilindros

10 a 15 grados

Sección transversal de un motor VR6

Desde 1991, Volkswagen ha producido motores VR6 de ángulo estrecho con ángulos en V de 10,5 y 15 grados. Estos motores utilizan una sola culata compartida por ambos bancos de cilindros, en un diseño similar al motor Lancia V4 de 1922-1976 . Los motores VR6 se utilizaron en coches de tracción delantera con motor transversal que fueron diseñados originalmente para motores de cuatro en línea. Debido a la mínima longitud y anchura extra del motor VR6, podría instalarse en los compartimentos del motor con relativa facilidad, con el fin de proporcionar un aumento de desplazamiento del 50 por ciento.

Dado que no hay espacio en la V entre los bancos de cilindros para un sistema de admisión, todas las tomas están en un lado del motor y todos los escapes están en el otro lado. Utiliza un orden de encendido de 1-5-3-6-2-4 (que es el orden de encendido utilizado por la mayoría de los motores de seis cilindros en línea), en lugar del orden de encendido común V6 de 1-2-3-4-5- 6 o 1-6-5-4-3-2.

60 grados

1984-1999 Nissan VG30E motor de 60 grados

Un ángulo en V de 60 grados es la configuración óptima para los motores V6 con respecto al equilibrio del motor. Cuando se utilizan pasadores de manivela individuales para cada cilindro (es decir, si se utiliza un cigüeñal de seis tiros), se puede utilizar un intervalo de disparo uniforme de 120 grados. Este intervalo de encendido es un múltiplo del ángulo V de 60 grados, por lo tanto, las fuerzas de combustión se pueden equilibrar mediante el uso del orden de encendido apropiado .

Sin embargo, el motor de tres cilindros en línea que forma cada banco de cilindros produce fuerzas rotativas y recíprocas desequilibradas. Estas fuerzas permanecen desequilibradas en todos los motores V6, lo que a menudo lleva al uso de un eje de equilibrio para reducir la vibración.

El motor Lancia V6 de 1950 fue pionero en el uso de un cigüeñal de seis velocidades para reducir las vibraciones. Los diseños más recientes a menudo utilizan un cigüeñal de tres tiros con 'brazos voladores' entre las manivelas para permitir un intervalo de disparo uniforme de 120 grados. Luego, se pueden usar un par de contrapesos en el cigüeñal para cancelar casi perfectamente las fuerzas primarias y reducir las vibraciones secundarias a niveles aceptables. Los soportes del motor pueden diseñarse para absorber estas vibraciones restantes.

Un ángulo en V de 60 grados da como resultado un motor más estrecho en general que los motores V6 con ángulos en V más grandes. Este ángulo a menudo da como resultado que el tamaño total del motor tenga forma de cubo, lo que hace que sea más fácil colocarlo longitudinalmente o transversalmente en el compartimiento del motor.

90 grados

1996-2005 Rover KV6 motor de 90 grados

Muchos fabricantes, especialmente los estadounidenses, fabricaron motores V6 con un ángulo en V de 90 grados basándose en sus motores V8 de 90 grados existentes. Tales configuraciones fueron fáciles de diseñar al quitar dos cilindros y reemplazar el cigüeñal de cuatro tiros del motor V8 con un cigüeñal de tres tiros. Esto redujo los costos de diseño, permitió que el nuevo V6 compartiera componentes con el motor V8 y, en ocasiones, permitió a los fabricantes construir los motores V6 y V8 en la misma línea de producción.

Las desventajas de un diseño de 90 grados son un motor más ancho que es más propenso a vibraciones que un V6 de 60 grados. Los motores V6 iniciales de 90 grados (como el motor Buick Fireball V6 ) tenían tres bielas compartidas dispuestas a 120 grados entre sí, debido a sus orígenes en los motores V8. Esto resultó en un orden de encendido desigual, con la mitad de los cilindros usando un intervalo de encendido de 90 grados y la otra mitad usando un intervalo de 150 grados. Los intervalos de encendido desiguales dieron como resultado motores de funcionamiento irregular con vibraciones "desagradables" a bajas velocidades del motor.

Varios motores V6 modernos de 90 grados reducen las vibraciones utilizando manivelas divididas compensadas en 30 grados entre pares de pistones, lo que crea un intervalo de encendido uniforme de 120 grados para todos los cilindros. Por ejemplo, el motor V6 de "fuego uniforme" del Buick 231 de 1977 era una versión mejorada del motor Buick Fireball con un cigüeñal de pasador dividido para reducir la vibración al lograr un orden de encendido uniforme. Tal muñequilla 'dividida' es más débil que una recta, pero las técnicas metalúrgicas modernas pueden producir un cigüeñal que sea suficientemente fuerte.

Se puede utilizar un eje de equilibrio y / o contrapesos de cigüeñal para reducir las vibraciones en motores V6 de 90 grados.

120 grados

A primera vista, 120 grados puede parecer el ángulo en V óptimo para un motor V6, ya que los pares de pistones en bancos alternos pueden compartir los pasadores del cigüeñal en un cigüeñal de tres tiros y las fuerzas de combustión se equilibran con un intervalo de encendido igual a el ángulo entre los bancos de cilindros. Una configuración de 120 grados, a diferencia de las configuraciones de 60 o 90 grados, no requeriría que los cigüeñales con brazos volantes, manivelas divididas o siete cojinetes principales funcionen uniformemente. Sin embargo, el desequilibrio primario causado por un número impar de cilindros en cada banco aún permanece en un motor V6 de 120 grados. Esto difiere del equilibrio perfecto logrado por un motor V8 de 90 grados con un cigüeñal de plano transversal de uso común , porque el motor de cuatro cilindros en línea en cada banco del motor V8 no tiene este desequilibrio primario.

Un diseño de 120 grados también da como resultado un gran ancho para el motor, siendo solo un poco más estrecho que un motor de seis cilindros (que no tiene los problemas de equilibrio del motor V6). Por lo tanto, el motor de seis cilindros se ha utilizado en varios automóviles, mientras que el uso del motor V6 de 120 grados se ha limitado a unos pocos motores de camiones y coches de carreras, con la excepción del motor M630 V6 de McLaren Automotive, que utiliza una inclinación de 120 grados. Ángulo con un solo eje de equilibrio para eliminar todos los pares primarios. El motor McLaren M630 también aprovecha el gran angular colocando los turbocompresores dentro de la V, comúnmente conocida como configuración de "V caliente". El Ferrari 296 GTB es el primer coche de carretera de Ferrari que tiene un V6 turbo con un ángulo en V de 120 grados entre los bancos de cilindros.

Otros ángulos

Son posibles otros motores V6 en ángulo, pero pueden sufrir graves problemas de vibración a menos que se diseñen con mucho cuidado. Los ángulos en V notables incluyen:

  • 45 grados: locomotoras EMD 567 y EMD 645 , motores diesel marinos y estacionarios. Estos motores se basaron en motores V8 y V16 que también usaban un ángulo en V de 45 grados.
  • 54 grados - 1994-2004 Motor automotriz de 54 grados General Motors . Se usó un ángulo en V ligeramente más pequeño de lo habitual para reducir el ancho del motor, lo que permite su uso en automóviles pequeños de tracción delantera con motor transversal.
  • 65 grados - Motor de automóvil Ferrari Dino 1956-1975 . El ángulo en V se incrementó desde el entonces común ángulo de 60 grados para permitir el uso de carburadores más grandes (para una potencia potencialmente mayor en la afinación de carreras). Se utilizaron muñequillas con un desplazamiento de 55 grados dentro de cada par de cilindros para lograr el intervalo de encendido uniforme de un motor V6 de 60 grados. El motor de automóvil Nissan-Renault V9X 2009-presente también usó un ángulo de inclinación de 65 grados, para permitir que un turbocompresor encajara entre los bancos de cilindros.
  • 72 grados - Motor diesel automotriz Mercedes-Benz Bluetec. Este motor utiliza pasadores de manivela desplazados en 48 grados, para lograr un intervalo de encendido uniforme.
  • 75 grados - Motor Isuzu V 1992-2004 utilizado en el Isuzu Rodeo y el Isuzu Trooper . Estos motores se produjeron en versiones SOHC y DOHC. El Honda NSX de 2016 al presente también utiliza un motor V6 de 75 grados .
  • 80 grados - Motor Honda RA168-E de 1988 utilizado en el coche de carreras McLaren MP4 / 4 de Fórmula Uno.

Uso en automóviles

1950-1970 motor Lancia V6

En 1906, unos años después de que existieran los motores V4 y los motores V8, se construyó el primer motor V6 conocido. Este motor V6 era un único prototipo de motor automotriz construido por Marmon Motor Car Company en los Estados Unidos. El motor no llegó a producción. De manera similar, Buick produjo un solo motor prototipo en 1918.

En 1911 Delahaye produjo el primer DOHC 30 ° de 3.2 litros instalado en el automóvil Delahaye Tipo 44.

El motor Lancia V6 se introdujo en el Lancia Aurelia de 1950 . Lancia había estado produciendo motores V4 durante aproximadamente 30 años y uno de los objetivos clave era reducir las vibraciones en comparación con el motor V4. El motor V6 utilizó un ángulo en V de 60 grados y seis manivelas, lo que resultó en un orden de encendido uniformemente espaciado para reducir las vibraciones.

Otros fabricantes tomaron nota y pronto se diseñaron otros motores V6. En 1959, el motor GMC V6 se introdujo en la forma de un motor de gasolina de 60 grados y 305 pulgadas cúbicas (5 L) utilizado en camionetas pickup y equipaje de mano . El motor Buick V6 se introdujo en 1962 y se basó en el motor V8 contemporáneo de Buick. Por lo tanto, usó un ángulo en V de 90 grados y un orden de disparo desigual, lo que resultó en altas vibraciones.

Ford introdujo sus motores de coche de carretera europeos en 1965 con el Colonia V6 de la división alemana y el motor Ford Essex V6 , introducido por la división de Ford en el Reino Unido en 1966; ambos motores usaban un ángulo en V de 60 grados. El Dino 206 GT de 1967 fue el primer automóvil de carretera V6 de Ferrari, que tenía un ángulo en V de 65 grados.

El motor Alfa Romeo V6 1979-2005 se introdujo en el sedán de lujo Alfa Romeo Alfa 6 y luego se usó en muchos otros modelos Alfa Romeo. Este motor usaba un ángulo en V de 60 grados, una construcción totalmente de aluminio y dos válvulas por cilindro. En 1991 se introdujo una versión con turbocompresor y en 1997 se introdujo una versión de cuatro válvulas por cilindro. También en 1970, se presentó el Citroën SM grand tourer, propulsado por un V6 de 90 grados fabricado por Maserati. El motor V6 de 90 ° de General Motors se introdujo en 1978 y se produjo durante 36 años.

El primer motor V6 japonés producido en serie fue el motor Nissan VG , un diseño de 60 grados que se produjo de 1983 a 2004. El motor Honda C se introdujo en 1985, seguido por el motor Mitsubishi 6G7 en 1986, el motor Toyota VZ en 1988, el motor Mazda K en 1991 y el motor Isuzu V en 1992. Hyundai presentó el primer motor Hyundai Sigma de Corea del Sur basado en la tecnología compartida de la unidad Mitsubishi en 1995.

Los fabricantes de automóviles de lujo alemanes fueron relativamente lentos en adoptar motores V6, siendo el primero el motor SOHC de 90 grados introducido en el Audi 100 (C4) de 1990 .

A mediados de la década de 1990, el diseño V6 era la configuración más común para los motores automotrices de seis cilindros, y los motores V6 habían reemplazado a la mayoría de los motores de seis cilindros en línea.

Automovilismo

Motor Mercedes-Benz V6 DTM

El Lancia Aurelia (el primer automóvil de producción en serie con motor V6) también tuvo éxito en el automovilismo. Cuatro de los Aurelia B20 Coupes se inscribieron en la Mille Miglia de 1951 y los autos mejor ubicados terminaron segundo y cuarto. Una versión sintonizada de 3.102 cc (189 pulgadas cúbicas) del motor Lancia V6 que producía era de 169 kW (230 PS) utilizada en el Lancia D24 . El D24 compitió en carreras de autos deportivos y ganó la Carrera Panamericana de 1953 con Juan Manuel Fangio al volante.

La versión inicial del motor Ferrari Dino era un motor de carreras de 1,5 L (92 pulgadas cúbicas) utilizado en las carreras de Fórmula 2 en la temporada de 1957. Tenía un ángulo en V de 65 grados y dos árboles de levas en cabeza. El Dino V6 experimentó varias evoluciones, incluida una versión de 2,4 L (146 pulgadas cúbicas) utilizada en el coche de carreras de Fórmula Uno Ferrari 246 de 1958 . Unos años más tarde, el coche de Fórmula 1 Ferrari 156 de 1961-1964 utilizó un nuevo motor V6 con un ángulo en V de 120 grados y una cilindrada de 1,5 L (92 pulgadas cúbicas). Este motor era más corto y más ligero que el motor Ferrari Dino, y la simplicidad y el bajo centro de gravedad del motor era una ventaja en las carreras. Ganó una gran cantidad de carreras entre 1961 y 1964 . Sin embargo, al fundador de Ferrari le disgustaba personalmente el diseño de 120 grados, prefiriendo un diseño de 65 grados, y después de ese tiempo fue reemplazado por otros motores. El motor Dino también se utilizó en el Lancia Stratos , que fue un coche de rally de gran éxito que ganó el Campeonato del Mundo de Rallyes en 1974, 1975 y 1976.

Un uso de carreras notable del motor Alfa Romeo V6 fue el Alfa Romeo 155 V6 TI , diseñado para la temporada 1993 DTM y equipado con un motor de 2.5 L (150 pulgadas cúbicas) que genera una potencia máxima de 360 ​​kW (490 PS) a 11,900 rpm. .

El Renault-Gordini CH1 era un motor V6 de 90 grados con un bloque de hierro. Fue introducido en el auto de carreras deportivo Alpine -Renault A440 de 1973 . Este motor ganó el campeonato europeo de prototipos 2 L en 1974 y varios campeonatos europeos de Fórmula 2 . Se usó una versión turbo de 2.0 L (122 pulgadas cúbicas) en el Renault Alpine A442 , que ganó las 24 Horas de Le Mans en 1978.

Se introdujo una versión turboalimentada de 1.5 L (92 pulgadas cúbicas) del motor Renault-Gordini CH1 en el automóvil de Fórmula Uno Renault RS01 de 1977 . Renault luchó con problemas de confiabilidad en 1977 y 1978, sin embargo, la temporada de 1979 vio algunos buenos resultados en algunas carreras. En 1981, el coche de Fórmula Uno Ferrari 126C utilizó un motor V6 turboalimentado. Ferrari ganó el campeonato de constructores de Fórmula Uno con motores V6 turboalimentados en 1982 y 1983. Las versiones iniciales usaban un ángulo en V de 120 grados, antes de cambiar a un ángulo en V de 90 grados para el auto de carreras Ferrari F1 / 87 de 1987 . Otros coches de Fórmula Uno V6 turboalimentados exitosos en la era de 1982-1988 fueron el McLaren MP4 / 2 , McLaren MP4 / 3 , McLaren MP4 / 4 , Williams FW10 , Williams FW11 , Williams FW12 , Lotus 95T , Lotus 97T , Lotus 98T , Lotus 99T y Lotus 100T .

El Nissan GTP ZX-Turbo y el Nissan NPT-90 compitieron en la categoría de prototipos de autos deportivos IMSA de 1985 a 1994 y utilizaron un motor V6 turboalimentado basado libremente en el motor de producción de automóviles Nissan VG30ET. El Nissan 300ZX usó un motor similar para competir en el Campeonato de Gran Turismo de Japón 1996-1997 (ahora conocido como el campeonato 'Super GT').

La reducción a motores V6 en las carreras de vehículos de ruedas abiertas se volvió más común:

Uso en embarcaciones marinas y locomotoras ferroviarias.

Los motores V6 son populares en motores fuera de borda medianos a grandes .

El primer motor V6 en llegar a producción fue construido entre 1908 y 1913 por Deutz Gasmotoren Fabrik en Alemania. Estos motores V6 se utilizaron como generador de motores ferroviarios de gasolina y eléctricos.

Uso en motocicletas

La Laverda V6 era una motocicleta de carreras que se presentó en la feria de Milán de 1977. Entró en la carrera de resistencia de 24 horas de la Bol d'Or de 1978 , sin embargo, se retiró por problemas mecánicos después de aproximadamente 8 horas.

Horex produce motocicletas de carretera con motores VR6 desde 2012.

Ver también

Referencias