Tipos de motores de autos: cuáles son y su historia

El exterior de un automóvil define su belleza mientras que el interior dice lo que puede hacer por vos. Pero hay diferentes tipos de motores y muy pocas veces se le presta la atención que merece.

El motor es el corazón de cualquier vehículo, una maravilla de la ingeniería mecánica. Es la potencia que lo impulsa, convirtiendo el combustible en movimiento y haciendo posible un mundo moderno y acelerado.

En este artículo te explicaremos los distintos tipos de motores de autos, sus características y aplicaciones. Cada uno tiene una historia que contar y un papel que desempeñar en el mundo del automóvil.

Historia de los motores de autos

La historia de la tecnología de los motores es un tema fascinante y se remonta a más tiempo de lo que imaginas. Seguí leyendo para conocer sus datos más interesantes. 

Los primeros días de los motores

• 1698: El ingeniero inglés Thomas Savery ideó una bomba de vapor para extraer el agua de las minas. Sólo 14 años después, su conocido Thomas Newcomen la mejoró añadiendo pistones y cilindros.

• 1807: Hace su debut el primer motor de combustión interna del mundo. Al año siguiente, el inventor Francois Isaac de Rivaz instaló el motor propulsado por hidrógeno en un vehículo primitivo.

• 1821: Michael Faraday descubre y experimenta con los principios de la inducción electromagnética. El resultado es el primer motor impulsado por electricidad.

• 1877: Nicholas Otto presenta una patente para un motor de combustión interna de cuatro tiempos.

• 1885: Gottlieb Daimler inventó lo que a menudo se reconoce como el prototipo del motor de gasolina moderno. Tenía un cilindro vertical y gasolina inyectada a través de un carburador (patentado en 1887).

Daimler construyó por primera vez un vehículo de dos ruedas, el "Reitwagen" (carro de montar), y un año más tarde elaboró el primer vehículo de motor de cuatro ruedas del mundo.

• 1886: El 29 de enero, Karl Benz recibió la primera patente (DRP No. 37435) para un automóvil que funciona con gasolina.

• 1890: Wilhelm Maybach construyó el primer motor de cuatro cilindros y cuatro tiempos.

• 1889: Ferdinand Porsche presentó el primer vehículo híbrido del mundo. Su nombre se convertiría más tarde en sinónimo de automóviles de lujo. 

Avances del siglo XX

• 1905: Hacen su primera aparición los turbocompresores, que aumentan la potencia y la eficiencia de los motores de combustión interna.

• 1939 y 1941: Dos científicos, Hans von Ohain y Frank Whittle fueron los pioneros en motores de turbina de gas para la propulsión de aeronaves. Estos permitían vuelos propulsados ​​por turborreactores en Alemania e Inglaterra, respectivamente.

• 1957: Felix Wankel construyó un prototipo funcional de su motor rotativo, que patentó unos 30 años antes. Los motores Wankel son más ligeros y compactos que otros motores de combustión interna. Esto los hace útiles para impulsar motos acuáticas, go-karts, motos de nieve y motosierras. 

La era moderna

• 1975: En respuesta a las normas más estrictas de la EPA sobre los gases de escape de los automóviles, los fabricantes de automóviles comenzaron a utilizar convertidores catalíticos. La tecnología de motores comenzó a abordar los problemas ambientales.

• Década de 1980: La inyección de combustible comenzó a reemplazar a los carburadores. Esto hizo que los motores funcionen más suave y eficientemente.

• 1997: Toyota lanzó su icónico vehículo híbrido Prius en Japón. En Europa ese mismo año, Audi presentó un auto híbrido llamado Duo.

• 1999: Los estadounidenses ahora empezaron a poder comprar vehículos híbridos, comenzando con el Honda Insight. Al año siguiente, Prius hizo su debut. A pesar de obtener un mejor kilometraje y producir menos emisiones, los conductores tardaron en adoptar el vehículo.

• 2003: Un Prius completamente rediseñado ingresa al mercado, y esta vez se pone de moda. Las ventas del híbrido se duplicaron en 2004 y nuevamente en 2005.

• 2008: Tesla Motors ofreció el primer automóvil eléctrico legal en carretera, el Roadster.

• 2010: El Nissan Leaf se presentó en Japón y EE. UU. Se considera el primer vehículo totalmente eléctrico construido por un importante fabricante de automóviles para un mercado masivo.

• 2017: Consumer Reports nombró a Tesla como la principal marca de automóviles de los Estados Unidos.

Naturalmente, estos son sólo los aspectos más destacados de la larga e histórica de la tecnología de motores. Sin duda, el futuro depara muchos avances nuevos, particularmente en el área automotriz híbrida y eléctrica. 

Tipos de motores de autos

Al mirar gamas de autos, no siempre es fácil encontrar lo que buscás. El sector ha innovado enormemente en los últimos años y el número y tipos de motores de autos disponibles se está multiplicando.

Cada uno tiene sus propias características, ventajas y desventajas. Depende de vos encontrar el que mejor se adapte a tus necesidades. A continuación te los detallamos:

Motor diesel

El motor diésel lleva el nombre de su inventor Rudolf Diesel. Es un tipo de motor de combustión interna que se ha hecho un espacio en el mundo de la energía automovilística.

Los motores diésel funcionan según el principio de encendido por compresión. Esto significa que primero se comprime el aire en el cilindro, elevando su temperatura, y luego se inyecta combustible diésel en el cilindro. Allí se enciende debido a la alta temperatura del aire.

Son conocidos por su eficiencia y durabilidad. Suelen tener una mayor eficiencia térmica que los motores de gasolina, es decir pueden extraer más energía de una determinada cantidad de combustible.

Esto los hace particularmente adecuados para aplicaciones de servicio pesado como camiones, autobuses y maquinaria industrial.

Sin embargo, han sido objeto de críticas por su impacto medioambiental. Emiten niveles más altos de partículas y óxidos de nitrógeno en comparación con los motores de gasolina.

A pesar de estos desafíos, los avances continuos en la tecnología diésel tienen como objetivo reducir estas emisiones y mejorar el desempeño ambiental del motor.

Motor a gas

En un motor a gas, el gas natural a alta presión se mueve desde el tanque de almacenamiento al motor. Allí su presión se reduce a la requerida por el sistema de inyección de combustible del motor.

Después de inyectar el gas natural en el motor, la mezcla de aire y combustible se comprime y se enciende mediante una bujía. Los gases en expansión impulsan el vehículo.

Algunos vehículos pesados ​​utilizan sistemas de gas natural encendido por chispa, pero también existen otros sistemas. Los motores de inyección directa de alta presión queman gas natural en un ciclo de encendido por compresión (diésel).

Ambos son más limpios, más seguros y menos costosos que los combustibles tradicionales. Los avances en la tecnología de motores y vehículos, las regulaciones sobre la calidad del aire hacen que esta opción sea cada vez más atractiva.

Motor a nafta

Los vehículos a nafta (gasolina) utilizan motores de combustión interna. Generan energía quemando un combustible líquido volátil (nafta o una mezcla de ellas) con encendido iniciado por una chispa eléctrica.

En un sistema de encendido por chispa, el combustible se inyecta en la cámara de combustión y se combina con aire. La mezcla de aire y combustible se enciende mediante una chispa de la bujía.

La nafta es el combustible de transporte más común. Pero existen opciones de combustible alternativo que utilizan componentes y sistemas de motor similares.

Motores de combustión interna

El motor de combustión interna (ICE) es un tipo de motor que ha impulsado la mayoría de vehículos durante más de un siglo. Funciona según el principio de encender una mezcla de combustible y aire dentro de un cilindro para crear un gas a alta presión. Esto empuja un pistón y genera energía mecánica.

Los ICE vienen en muchas formas, incluidas configuraciones en línea, en V y planas. Pueden funcionar con diversos combustibles, como gasolina, diésel y propano. También pueden variar en el número de tiempos, siendo el motor de cuatro tiempos el más habitual.

A pesar de su uso generalizado, los ICE han sido criticados por su impacto ambiental. Emiten gases de efecto invernadero y otros contaminantes. Sin embargo, los avances tecnológicos han llevado a que sean más eficientes y de combustión más limpia. 

Motor eléctrico

El motor eléctrico representa un cambio significativo en la tecnología automotriz. A diferencia de los motores de combustión interna tradicionales convierten la energía eléctrica en energía mecánica, impulsando las ruedas del vehículo.

Son conocidos por su eficiencia y respeto al medio ambiente. Convierten un mayor porcentaje de energía eléctrica en potencia motriz, lo que los hace más eficientes que sus homólogos de gasolina.

Los motores eléctricos no producen emisiones de escape, lo que contribuye a un aire más limpio y menos gases de efecto invernadero.

Son más simples y tienen menos piezas móviles, esto reduce sus costes de mantenimiento, sin embargo, dependen de baterías, que pueden ser pesadas, costosas y tardar en cargarse.

A pesar de las desventajas, el auge de los vehículos eléctricos muestra que se están convirtiendo en una parte cada vez más importante del panorama automotriz. Ofrecen un camino prometedor hacia un transporte ecológico y sostenible.

Motor híbrido

Como sugiere el nombre, el motor híbrido combina un motor de combustión interna (ICE) y un motor eléctrico. Está diseñado para aprovechar las fortalezas de ambas fuentes de energía. De esta forma equilibra el rendimiento, la eficiencia del combustible y el impacto ambiental.

En una configuración de motor híbrido, el ICE se puede utilizar para conducir a alta velocidad cuando se necesita más potencia. Mientras que el motor eléctrico puede manejar la conducción a baja velocidad y proporcionar potencia adicional.

Esto le da al vehículo una mejor eficiencia de combustible que un vehículo ICE convencional. El motor eléctrico puede tomar el control en situaciones en las que el ICE sería menos eficiente.

Los motores híbridos también reducen los gases, ya que el motor eléctrico no produce emisiones del tubo de escape. Esto los convierte en una opción más respetuosa con el medio ambiente.

Los motores híbridos pueden ser más complejos y costosos de fabricar y mantener debido a la necesidad de un motor ICE y uno eléctrico. A pesar de estos inconvenientes, representa un importante paso adelante en la búsqueda de un transporte más limpio y eficiente. 

Motores de autos que hicieron historia

Ciertos tipos de motores de auto resaltaron más que otros por el aporte que le brindaron a la humanidad. A continuación te ofrecemos algunos de los más destacados, que cambiaron incluso el curso de la historia. 

Máquina de vapor

El ingeniero escocés James Watt se le atribuye la máquina de vapor mejorada. Este motor tenía una cámara de condensación separada y era más eficiente que las máquinas anteriores.

De este modo se aislaron los procesos de condensación en una zona permanentemente fría. Como resultado, la rápida condensación del vapor mantenía una temperatura alta constante en el cilindro. En comparación con otros motores, el de Watt era dos veces más rápido.

En 1763, un inglés encargó a Watt la tarea de reparar un modelo de máquina de vapor. Se basó en el motor de Thomas Newcomen, quien lo construyó por primera vez en 1712.

Estaba destinado a eliminar el agua de las minas, pero era demasiado ineficiente para ese propósito. Watt se dio cuenta inmediatamente del problema: el vapor se enfriaba en el cilindro, lo que provocaba un gran desperdicio de energía.

Watt imaginó una máquina más eficiente que utilizara menos carbón y generara más energía.

Entre 1786 y 1885, James Watt construyó muchas máquinas de vapor con 20 toneladas de madera en Southwark, Londres, Inglaterra. Hoy en día, la potencia se mide en vatios, que lleva el nombre de James Watt.

El primer motor Boulton & Watt se inventó en 1786 para bombear agua. En 1796, se modificó para no solo bombear agua sino también moler cebada simultáneamente. Esto la hacía única, ya que ninguna otra máquina de vapor de aquella época podía realizar ambas funciones.

Motor de combustión interna

En 1876, el inventor alemán Nicolaus Otto construyó el primer motor de combustión interna de carga comprimida después de más de una década de trabajo. Constaba de un solo cilindro, un motor de combustión interna de cuatro tiempos y disparaba cada dos tiempos. Este motor encendía el cilindro cuatro veces por ciclo. De modo que el combustible se encendía dentro de cada uno y empujaba el pistón cada cuatro tiempos.

La mezcla se comprimía en un cilindro horizontal usando un pistón y luego se encendía justo antes de que el pistón llegara a la parte superior. Mediante el uso de capas de mezcla de combustible y la prevención de explosiones, Otto pudo producir una combustión controlada. Así aumentaba el empuje del pistón en el cilindro.

Para evitar que el motor explotara, Otto ideó un método para colocar la mezcla de combustible en capas en el cilindro. De esta forma hacía que el combustible se quemara a un ritmo progresivo en lugar de explosivo.

La potencia máxima de un motor nunca fue superior a 3 hasta la invención del motor Otto en 1876. Y sólo en 1920 la potencia del motor aumentó a 1000 caballos de fuerza con el motor del avión Napier Cub.

Si bien el motor Otto permaneció confinado a combustibles más ligeros, las innovaciones posteriores, como el motor diésel, pudieron quemar combustibles y lubricantes más pesados. 

Motor diesel

El primer motor diésel fue construido por el ingeniero franco-alemán Rudolf Diesel (1858-1913) en 1897. Aunque el invento era más pesado que los motores de petróleo, fue más eficiente y el combustible se encendía con el calor del aire caliente comprimido.

Se suponía que su motor de combustión interna de encendido por compresión era una mejor alternativa a las máquinas de vapor convencionales.

Diesel, a través de su investigación en termodinámica, encontró una manera de crear un motor de combustión interna que utilizaría todo el calor producido. Después de algunas dificultades, su motor finalmente se mostró en 1897.

Todo esto después de haber sido refinado y probado con una eficiencia de alrededor del 26%. Tres veces más eficiente que la máquina de vapor.

Después de más de una década de investigación y pruebas, el 9 de agosto de 1898 se concedió a Rudolf Diesel la patente estadounidense Nº 608.845A para un "motor de combustión interna".

El motor diésel supuso un gran salto adelante en la línea de tiempo de la evolución de los motores. Con el tiempo se hicieron populares en el ejército, especialmente en los submarinos, ya que el combustible diésel es menos explosivo que la gasolina normal. 

Motor sobrealimentado por turbo

En 1898, Louis Renault ya había dado a conocer su ambición con automóviles como el Voiturette. Este tenía un motor De Dion Bouton y una transmisión directa.

Pero, proféticamente, también estaba trabajando en un sistema que ayudaría a los motores a ofrecer más potencia sin ser más grandes. Eso lo llevó a inventar un sistema conocido como "sobrealimentación" y, en 1902, registró una patente para el sistema.

Si bien el término "turbocompresor" se haría popular mucho más tarde, con la patente Louis Renault abrió las puertas a un mundo nuevo y apasionante. Renault utilizó los primeros turbocompresores no en automóviles, sino en aviones. 

Inyección directa por rampa común

El principio del motor de inyección directa “Common Rail” fue desarrollado por el Politécnico de Zurich desde los años 30. Pero no era compatible con su aplicación en el sector automovilístico.

Uno de los primeros ejemplos de motor diésel Common Rail de accionamiento hidráulico, más tarde conocido como Common Rail modificado, fue el Cooper-Bressemer GN-8.7 de 1942.

Desde entonces, hubo muchas mejoras y, en 1989, se inventó la primera inyección directa. Esto ha incrementado la eficiencia del combustible, el rendimiento y ha reducido las emisiones y minimizado el ruido incómodo.

Fue a partir de finales de la década de 1990 que la gente empezó a aceptar popularmente el motor diésel con sistema de motor common rail.

Motor eléctrico

Es difícil identificar la invención del automóvil eléctrico con un inventor o un país. En cambio, fue una serie de avances -desde la batería hasta el motor eléctrico- en el siglo XIX los que condujeron al primer vehículo eléctrico en las carreteras.

En Estados Unidos, el primer automóvil eléctrico exitoso hizo su debut alrededor de 1890 gracias a William Morrison. En los años siguientes, comenzaron a aparecer más vehículos de este tipo de diferentes fabricantes en todo Estados Unidos.

En 1900, los autos eléctricos estaban en su apogeo y representaban alrededor de un tercio de todos los vehículos en circulación. Durante los siguientes 10 años, continuaron mostrando fuertes ventas.

Todos los arranques y paradas de la industria de los vehículos eléctricos en la segunda mitad del siglo XX ayudaron a mostrar al mundo la promesa de la tecnología.

Pero el verdadero resurgimiento del vehículo eléctrico no se produjo hasta principios del siglo XXI. Dependiendo de a quién le preguntes, fue uno de los dos eventos que despertaron el interés que vemos hoy en los vehículos eléctricos.

El primer punto de inflexión que muchos han sugerido fue la introducción del Toyota Prius. Lanzado en Japón en 1997, el Prius se convirtió en el primer vehículo eléctrico híbrido producido en masa del mundo.

En 2000, el Prius se lanzó en todo el mundo y se convirtió en un éxito instantáneo entre las celebridades, lo que ayudó a elevar el perfil del automóvil. Para hacer realidad el Prius, Toyota utilizó una batería de hidruro metálico de níquel, una tecnología respaldada por la investigación del Departamento de Energía.

Desde entonces, el aumento de los precios de la gasolina y la creciente preocupación por la contaminación de carbono han ayudado a convertir al Prius en el híbrido más vendido en todo el mundo durante la última década. 

Conclusión

Desde los humildes comienzos del motor de combustión interna hasta la tecnología de vanguardia de los eléctricos e híbridos. La tecnología de los diferentes tipos de motores de autos avanza rápidamente.

Cada uno cuenta con sus características y aplicaciones únicas y juega un papel crucial en la configuración de las experiencias automotrices.

Por ello, existe un tipo de motor para las necesidades y preferencias de cada conductor. El futuro de los motores de los automóviles parece prometedor, con infinitas posibilidades de innovación y mejora.

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