Cuando se piensa en configuraciones de cilindros poco comunes en la ingeniería automovilística, inmediatamente vienen a la mente números como 16, 12, 10 o 5. Existen muchos motores legendarios con estas configuraciones, desde vehículos deportivos hasta berlinas de lujo. Las variantes más comunes con 3, 4, 6 u 8 cilindros también están firmemente establecidas como sabrás en el mundo de los motores. Los conductores de un Fiat 500, un Smart o una motocicleta están muy familiarizados además con los motores monocilíndricos, bicilíndricos, tricilíndricos o con el más clásico motor de cuatro cilindros.
Sin embargo, existe una notable diferencia entre el mundo de los motores de seis y ocho cilindros. ¿Un motor de 7 cilindros? No lo encontrarás en la ingeniería automotriz. De hecho, esta configuración nunca se popularizó y se quedó como una mera anécdota técnica, jamás utilizada en un vehículo de producción. Pero, ¿por qué? Lo descubrimos hoy gracias a un informe exhaustivo elaborado por nuestros compañeros alemanes de Auto Motor und Sport.
¿Un número primo impar impide la construcción de un motor?
La primera respuesta podría ser que no se puede construir un motor con un número primo impar. Es cierto, pero eso no explicaría la prevalencia de los motores de 3 y 5 cilindros. Ambos son números primos impares también. Curiosamente, el único número primo par es el 2.
¿Pero qué tiene que ver esto con el motor de 7 cilindros? Por nada. Diseñar un motor de 7 cilindros es un desafío de otra índole matemática.
El problema de los 360 grados
Un motor de 7 cilindros presenta un desafío técnico debido a que una revolución del cigüeñal mide 360 grados. Si bien es posible lograrlo, no resulta del todo satisfactorio. Un motor de 7 cilindros en línea requiere una carrera del cigüeñal, es decir, la distancia entre los muñones, de 360° / 7 ≈ 51,43 grados. Esta es una aproximación generosa, redondeada a 51,43 grados.
Este valor no se puede representar armoniosamente en el diseño del cigüeñal y exige un complejo equilibrado de masas. Este motor prácticamente nunca funcionaría con suavidad, ya que ninguna revolución del cigüeñal sería de 360 grados con respecto a los pistones. Incluso con árboles de levas variables y la correspondiente inyección y encendido dinámicos, el motor de 7 cilindros seguiría siendo un diseño poco armonioso.
¿Existe un motor V7?
Quien afirme que un motor de siete cilindros podría implementarse en configuración V con un ángulo de bancada de cilindros adecuado no está técnicamente equivocado. Ajustando estratégicamente los intervalos de encendido y equilibrando con precisión las masas, un V7 podría construirse, presumiblemente como un motor crossplane, donde dos bielas comparten un único muñón de cigüeñal. Dicho motor emitiría un sonido burbujeante en lugar de un chirrido a alta frecuencia, pero seguiría sin ofrecer ninguna ventaja práctica.
La razón reside en su diseño: un V7 sería un V6 con un cilindro adicional o un V8 con un cilindro menos. En ambos casos, el bloque motor sería más largo, pesado y complejo de construir. Se perdería la suavidad de marcha del V6 y la uniformidad del V8 perdería su armonía mecánica. El rendimiento o la suavidad no mejorarían; al contrario.
Además, se requeriría un esfuerzo adicional considerable para su desarrollo y producción. Para una serie de cilindros sin ninguna ventaja funcional, el cigüeñal, el sistema de escape, las culatas y la distribución tendrían que rediseñarse por completo. El resultado sería más complejo, más caro y más pesado y, por tanto, simplemente innecesario en la práctica.
Estos son motores de 7 cilindros
Si estás pensando, “¡Un momento!”, tienes razón. Existen motores de 7 cilindros, y se basan en diseños conocidos de la industria automotriz. Como motores de 7 cilindros en línea, se usaban y se siguen usando para propulsar barcos. Barcos de verdad, claro.
Y los aficionados a la aviación también lo sabrán: incluso existieron motores radiales de cuatro tiempos con 7 cilindros. ¿Por qué específicamente de cuatro tiempos? No te pierdas lo que explicaremos más adelante.
Las bajas RPM permiten el uso de 7 cilindros
El uso de motores con el ángulo de cigüeñal mecánica y matemáticamente imposible de 7 cilindros, o ~51,43 grados, no es tan crítico para los motores marinos. Esto se debe en parte a la gran cilindrada de hasta 289,5 litros por cilindro del Wärtsilä 64. También se debe a las bajas RPM en los barcos.
Según su diseño, estos motores funcionan a velocidades que van desde unas 250 RPM como motores de baja velocidad hasta 2000 RPM como motores de alta velocidad. La imprecisión en el recorrido del cigüeñal, la correspondiente sincronización del encendido y el consiguiente funcionamiento muy irregular son insignificantes en términos de densidad de potencia. Por cierto, como motor de 7 cilindros, el mencionado Wärtsilä 64 produce unos buenos 20.500 CV a unas relajadas 333 rpm. Sin embargo, en esta configuración, pesa 264 toneladas.
El motor radial requiere un número impar de cilindros
La objeción de que existen motores radiales con 7 cilindros es totalmente válida, y con este diseño específico de cuatro tiempos, 7 cilindros son posiblemente la mejor opción. A diferencia de un motor en línea o en V, con un cigüeñal y cilindros dispuestos uno detrás del otro o uno al lado del otro, el cigüeñal de un motor radial es muy corto y combina una biela principal y varias bielas auxiliares en un solo muñón. Mientras que un motor en línea o en V requiere al menos la mitad de vueltas de manivela que de cilindros, un motor radial, independientemente del número de cilindros, requiere exactamente una vuelta de manivela.
En un motor radial de cuatro tiempos, un número impar de cilindros es incluso necesario para evitar la pausa de encendido que sería inevitable con un número par de cilindros, ya que entonces un cilindro no se encendería por revolución.
Y sí: al ser un motor de dos tiempos, un motor radial puede tener un número par de cilindros, ya que cada cilindro se enciende una vez por revolución, a diferencia de un motor de cuatro tiempos que se enciende una vez cada dos revoluciones.
Dos o cuatro tiempos
Por otro lado, incluso con un motor de dos tiempos en línea o en V, persiste el problema de que el cigüeñal no tendría un ángulo de giro uniforme, sino que siempre se aproximaría a 51,42857142857143 grados.
Y para quienes ya están haciendo los cálculos mentalmente: aquí están los ángulos de giro necesarios para motores en línea o en V con entre 1 y 21 cilindros.
¿El de 9 cilindros cabría?
Por supuesto, se ha considerado. Muchas cosas cabrían con un motor de 9 cilindros en línea o en V. El cigüeñal tendría un ángulo de giro de exactamente 40 grados, lo que significa que no se aplicarían las desventajas del de 7 cilindros. Sin embargo, no existen motores en línea de 9 cilindros, excepto en la construcción naval. La razón es la misma por la que el diseño de 8 cilindros en línea no logró imponerse después del primer tercio del siglo pasado: el motor simplemente sería demasiado largo.
Teóricamente, un motor de 9 cilindros con una cilindrada de 7,1 litros y una relación diámetro/carrera de 100 milímetros cada uno requeriría una culata con espacio suficiente para un total de cilindros de 90 centímetros de diámetro. En otras palabras, un bloque motor así, sin componentes auxiliares, mediría sin duda más de un metro de largo. Ni siquiera en un camión hay tanto espacio.
Y como V9, el motor sería significativamente más corto, pero entonces simplemente sería un V10 con un cilindro menos. O, alternativamente, un V8 con un cilindro adicional. Y cualquiera que se enfrente a esta disyuntiva construirá el V10 si el V8 no tiene suficiente prestigio.
