Motor V6

Vista cortada de un motor V6 con dos cámaras de techo doble

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

Un motor típico OHC V6

Los primeros motores V6 fueron diseñados y producidos de forma independiente por Marmon Motor Car Company, Deutz Gasmotoren Fabrik y Delahaye. Los motores construidos 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 de automóviles de seis cilindros.

Diseño

Debido a su corta longitud, los motores V6 a menudo se usan como la opción de motor más grande para vehículos que de otro modo se producirían con motores de cuatro cilindros 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 (lo que mejora el manejo).

La cilindrada de los motores V6 modernos suele oscilar entre 2,5 y 4,0 L (153 a 244 pulgadas cúbicas), aunque se han producido ejemplos más grandes y más pequeños, como el Mazda V6 de 1,8 L (110 pulgadas cúbicas) utilizado en 1991– Mazda MX-3 de 1998, o el motor Mitsubishi V6 de 1,6 L (98 cu in) utilizado en el Mirage/Lancer de 1992–1998, mientras que el V6 más grande construido fue el GMC V6 de 7,8 L (476 cu in) utilizado en el GMC C de 1962 /Serie K 6500.

Equilibrio y suavidad

Todos los motores V6 con espaciado uniforme de encendido, 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 cilindros en línea, debido a la cantidad impar de cilindros en cada banco.. Los motores de seis cilindros en línea y los motores planos de seis cilindros 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 contrarrotante.

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 y cambia de 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 bajas velocidades del motor (RPM). En un motor de seis cilindros con un intervalo de encendido uniforme, el siguiente pistón inicia su carrera de potencia 60° antes de que finalice el anterior, lo que da como resultado una entrega de potencia más suave al volante.

Al comparar 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 del par del motor) entre ciclos de potencia. En el caso de un motor de cuatro cilindros, los picos están aproximadamente un 270 % por encima del par medio y un 210 % por debajo del par medio, con un 100 % de par negativo entregado entre carreras. Sin embargo, un V6 con intervalos de encendido desiguales de 90° y 150° muestra grandes variaciones de torque de 185% por encima y 172% por debajo del torque medio.

Ángulos de banco de cilindros

10 a 15 grados

Sección transversal de un motor VR6

Desde 1991, Volkswagen produce motores VR6 de ángulo estrecho con ángulos en V de 10,5 y 15 grados. Estos motores usan 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 automóviles de tracción delantera con motor transversal que se diseñaron originalmente para motores de cuatro cilindros en línea. Debido a la mínima longitud y anchura extra del motor VR6, podría instalarse en los compartimentos del motor con relativa facilidad para proporcionar un aumento de cilindrada del 50 por ciento.

Dado que no hay espacio en la V entre los bancos de cilindros para un sistema de admisión, todas las entradas 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 de V6 de 1-2-3-4-5- 6 o 1-6-5-4-3-2.

60 grados

1984-1999 Motor de 60 grados Nissan VG30E

Toyota 1GR-FE 4.0 Litre motor V6 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 usan pasadores de manivela individuales para cada cilindro (es decir, se usa un cigüeñal de seis tiros), se puede usar un intervalo de encendido uniforme de 120 grados. Este intervalo de encendido es un múltiplo del ángulo en V de 60 grados, por lo que las fuerzas de combustión se pueden equilibrar mediante el uso del orden de encendido adecuado.

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 conduce 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 tiros para reducir la vibración. Los diseños más recientes suelen utilizar un cigüeñal de tres tiros con 'brazos voladores' entre las muñequillas para permitir que se logre un intervalo de encendido uniforme de 120 grados. Luego se puede 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 el motor sea más fácil de colocar, ya sea longitudinal o transversalmente, en el compartimiento del motor.

90 grados

1996-2005 Rover KV6 Motor de 90 grados

Muchos fabricantes, en particular los estadounidenses, fabricaron motores V6 con un ángulo en V de 90 grados en función de sus motores V8 de 90 grados existentes. Tales configuraciones fueron fáciles de diseñar quitando dos cilindros y reemplazando 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 de 90 grados iniciales (como el motor Buick Fireball V6) tenían tres muñequillas compartidas dispuestas a 120 grados entre sí, debido a su origen en los motores V8. Esto resultó en un orden de encendido desigual, con la mitad de los cilindros usando un intervalo de disparo de 90 grados y la otra mitad usando un intervalo de 150 grados. Los intervalos de encendido desiguales dieron como resultado motores que funcionaban bruscamente con "desagradable" vibraciones a bajas velocidades del motor.

Varios motores V6 de 90 grados modernos reducen las vibraciones mediante muñequillas divididas compensadas 30 grados entre los pares de pistones, lo que crea un intervalo de encendido uniforme de 120 grados para todos los cilindros. Por ejemplo, el Buick 231 de 1977 "even-fire" El motor V6 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 'división' el cigüeñal es más débil que uno recto, pero las técnicas metalúrgicas modernas pueden producir un cigüeñal que sea adecuadamente fuerte.

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

120 grados

A primera vista, 120 grados podría parecer el ángulo en V óptimo para un motor V6, ya que pares de pistones en bancos alternos pueden compartir muñequillas en un cigüeñal de tres tiros y las fuerzas de combustión se equilibran con el intervalo de encendido siendo igual al ángulo entre las bancadas de cilindros. Una configuración de 120 grados, a diferencia de las configuraciones de 60 o 90 grados, no requeriría cigüeñales con brazos voladores, cigüeñales divididos o siete cojinetes principales para disparar 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 crossplane 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 angosto 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 autos de carrera, con la excepción del motor M630 V6 de McLaren Automotive, que utiliza un ángulo de inclinación de 120 grados con un solo eje de equilibrio para eliminar todos los pares primarios. El motor McLaren M630 también aprovecha el gran angular al colocar los turbocompresores dentro de la uve, comúnmente conocida como 'vee caliente' configuración. El Ferrari 296 GTB es el primer automóvil de carretera de Ferrari con un turbo V6 con un ángulo en V de 120 grados entre los bancos de cilindros.

Otros ángulos

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

• 45 grados — motores EMD 567 y EMD 645 locomotoras, marinos y estacionarios Diesel. Estos motores se basaron en motores V8 y V16 que también utilizaron un V-ángulo de 45 grados.
• 54 grados — 1994-2004 Motores Generales de 54 grados motor automotriz. Un poco más pequeño de lo habitual V-ángulo se utilizó para reducir la anchura del motor, lo que le permite ser utilizado en pequeños coches de tracción delantera de tracción transversal.
• 65 grados — 1956-1975 Motor de automóviles Ferrari Dino. El V-ángulo se incrementó desde el ángulo de 60 grados entonces común para permitir el uso de carburadores más grandes (para potencia potencialmente superior en la afinación de la raza). Se utilizaron pinzas con un desplazamiento de 55 grados dentro de cada par de cilindros para alcanzar el intervalo de disparo de un motor V6 de 60 grados. El motor de Nissan-Renault V9X también utilizó un ángulo de banco de 65 grados para permitir que un turbocompresor se ajuste entre los bancos de cilindros.
• 72 grados — Mercedes-Benz OM642 Motor diesel BlueTEC. Este motor utiliza pins de manivela offset por 48 grados, para alcanzar un intervalo de disparo uniforme.
• 75 grados — 1992-2004 Motor Isuzu V utilizado en el Rodeo Isuzu e Isuzu Trooper. Estos motores fueron producidos tanto en versiones SOHC como DOHC. Un motor V6 de 75 grados también es utilizado por el 2016–2022 Honda NSX.
• 80 grados — 1988 Motor Honda RA168-E usado en la Fórmula McLaren MP4/4 Un coche de carreras.

Uso en automóviles

1950-1970 Lancia Motor V6

2002-2005 Motor Alfa Romeo V6

En 1906, unos años después de que existieran los motores de 4 cilindros y los motores V8, se construyó el primer motor V6 conocido. Este motor V6 era un motor de automóvil prototipo único 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 de 3,2 litros de 30° 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 usó un ángulo en V de 60 grados y seis muñequillas, 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 305 pulgadas cúbicas (5 L) de 60 grados que se utiliza en camionetas y bolsos de mano. El motor Buick V6 se introdujo en 1962 y se basó en el Buick 215 V8 totalmente de aleación, que compartía su ángulo de inclinación de 90°, pero a diferencia del Buick V8, utilizaba una construcción totalmente de hierro fundido. Inicialmente un motor de encendido desigual, Buick luego rediseñó el cigüeñal a un "pasador dividido" configuración para crear un "disparo uniforme" versión. Después de que se convirtiera en el 3800 V6 en 1990, el motor se ganó la reputación de ser un caballo de batalla confiable, potente y de bajo consumo de combustible que se convirtió en el pilar de los autos FWD medianos y grandes de GM. Se suspendió en 2008. Se habían construido más de 25 millones de unidades, lo que lo convirtió en uno de los motores más producidos en la historia, y estaba en la lista de los 10 mejores motores del siglo XX de Ward.

Ford presentó sus motores para automóviles de carretera europeos en 1965 con el motor V6 de Colonia de la división alemana y el motor V6 de Ford Essex, presentado por la división del Reino Unido de Ford en 1966; ambos motores utilizaron 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 de 1979-2005 se introdujo en el sedán de lujo Alfa Romeo Alfa 6 y luego se usó en muchos otros modelos de Alfa Romeo. Este motor utilizaba un ángulo en V de 60 grados, una construcción totalmente de aluminio y dos válvulas por cilindro. En 1991 se introdujo una versión turboalimentada y en 1997 se introdujo una versión de cuatro válvulas por cilindro. También en 1970, se introdujo el gran turismo Citroën SM, propulsado por un V6 de 90 grados construido por Maserati. El motor Chevrolet 90° V6 se introdujo en 1978 y se fabricó durante 36 años.

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

Los fabricantes de automóviles alemanes tardaron relativamente en adoptar los motores V6, porque los ingenieros creían que carecían de la suavidad de un motor de seis cilindros en línea. Eventualmente, el primer motor V6 alemán fue un V6 de 2.8 litros y 90° que se lanzó en el Audi 100 de 1990, y el VR6 de ángulo estrecho, que se introdujo en los vehículos medianos y medianos de Volkswagen. Línea de autos deportivos en la década de 1990. En 1998, Mercedes-Benz presentó el M112, su primer motor V6, mientras que BMW ha seguido utilizando motores de seis cilindros en línea. Mercedes-Benz descontinuó sus motores V6 en 2017 y desde entonces ha vuelto a fabricar motores de seis cilindros en línea.

El primer motor V6 británico diseñado de forma independiente fue el motor Rover KV6, que reemplazó al motor Honda C que se usaba anteriormente en el Rover 800. Jaguar usó el motor AJ-V6 basado en Ford hasta 2011 en sus autos más pequeños, pero también compartió una versión V6 del motor AJ-V8 de 90° con Land Rover para usar en el XE, XF, XJ, F-Type y F-Pace. Land Rover lo usó en el Range Rover, Range Rover Sport, Range Rover Velar y Discovery 4.

El motor V6 de 90° se suspendió en 2020 y Jaguar Land Rover lo reemplazó con el nuevo motor Ingenium, que tiene una variante de 6 cilindros en línea para los autos y SUV más grandes de JLR.

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. Hoy en día, está siendo reemplazado progresivamente en toda la industria automotriz por motores turboalimentados de 4 cilindros, que pueden producir una potencia similar, pero en un paquete más pequeño que produce emisiones más limpias, tiene una mejor economía de combustible y son menos costosos de producir.

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 Coupés se inscribieron en la Mille Miglia de 1951 y los autos mejor ubicados terminaron segundo y cuarto. Una versión ajustada de 3102 cc (189 cu in) del motor Lancia V6 que producía 169 kW (230 PS) se usaba 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 cu in) que se usó 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 cu in) utilizada en el auto de carreras de Fórmula Uno Ferrari 246 de 1958. Unos años más tarde, el Ferrari 156 de Fórmula Uno de 1961-1964 usó un nuevo motor V6 con un ángulo en V de 120 grados y una cilindrada de 1,5 L (92 cu in). Este motor era más corto y liviano que el motor Ferrari Dino, y la simplicidad y el bajo centro de gravedad del motor eran 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 Mundial de Rally en 1974, 1975 y 1976.

Un uso de carrera notable del motor Alfa Romeo V6 fue el Alfa Romeo 155 V6 TI, diseñado para la temporada DTM de 1993 y equipado con un motor de 2,5 L (150 cu in) con una potencia máxima de 360 kW (490 PS) a 11.900 rpm.

El Renault-Gordini CH1 era un motor V6 de 90 grados con bloque de hierro. Se introdujo en el auto deportivo de carreras Alpine -Renault A440 de 1973. Este motor ganó el campeonato europeo de prototipos 2 L en 1974 y varios campeonatos europeos de Fórmula Dos. En el Renault Alpine A442, que ganó las 24 Horas de Le Mans en 1978, se utilizó una versión turboalimentada de 2,0 L (122 cu in).

Se introdujo una versión turbocargada de 1,5 L (92 cu in) 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 automóvil de Fórmula Uno Ferrari 126C utilizó un motor V6 turboalimentado. Ferrari ganó el campeonato de constructores de Fórmula Uno campeonato con motores V6 turbocargados 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 exitosos autos de Fórmula Uno V6 turbocargados 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 Loto 100T.

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

La reducción de personal a motores V6 en las carreras de monoplazas se volvió más común:

• IndyCar Series cambió a motores V6 turboalimentados en 2012.
• la serie GP3 cambió a motores V6 de aspiración natural en 2013.
• el Campeonato Mundial de Fórmula Uno cambió a motores V6 turboalimentados en 2014.
• la Fórmula FIA 2 Campeonato (anteriormente conocido como la serie GP2) cambió a motores V6 turboalimentados en 2018.
• el Campeonato FIA Fórmula 3 (creado de la fusión de la serie GP3 y el Campeonato Europeo FIA Fórmula 3) comenzó a utilizar motores V6 de aspiración natural de 2019.

Uso en embarcaciones marinas y motores ferroviarios

Los motores V6 son plantas de energía populares en motores fuera de borda medianos y grandes.

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

Uso en motocicletas

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

Horex fabrica motocicletas de carretera con motores VR6 desde 2012.