Desmosedici Stradale: Así es el nuevo motor Ducati V4

De la experiencia adquirida en MotoGP llega el nuevo motor V4 a 90° diseñado para impulsar los futuros modelos deportivos Ducati de alta gama. Denominado Desmosedici Stradale, esta nueva mecánica es un hito para el fabricante de motocicletas boloñés. Una vez más, Ducati ha mirado hacia el futuro desarrollando un proyecto fresco y distintivo, con el que abre un capítulo completamente nuevo.

El punto de partida del diseño del Desmosedici Stradale fue el corazón del motor V4 de MotoGP – sus culatas. Con las mismas dimensiones y geometría del Desmosedici GP, el Desmosedici Stradale ofrece la misma y excepcional dinámica de fluidos. También cuenta con la misma con figuración del motor: V4 a 90°, girado hacia atrás 42°. Esta solución hace que el nuevo motor Ducati sea extremadamente compacto, permitiendo la centralización de masas y una perfecta integración con el vehículo.

Como en las motos de competición de Ducati, el cigüeñal es del tipo contrarrotante. Esto reduce el efecto giroscópico generado por las ruedas y hace que la moto sea más rápida y ágil al cambiar de dirección. También reduce el efecto de levantar la rueda delantera al acelerar y levantar la rueda trasera al frenar. Las muñequillas del cigüeñal tienen un desfase de 70°, creando una secuencia de encendido “Twin Pulse” que, además de producir una firma de sonido única, ofrece una entrega de potencia fácilmente manejable y una excelente tracción a la salida de las curvas.

Si bien el motor Desmosedici Stradale es indudablemente adecuado para circuitos, también se ha diseñado para responder a las necesidades del piloto de carretera. Por ejemplo, para maximizar el par a medio régimen – esencial para una experiencia en carretera satisfactoria – y garantizar contundencia y potencia en bajos, el motor tiene una cilindrada ligeramente superior a la de su homólogo de MotoGP (1103 cm³, para ser exactos). La potencia que desarrolla el motor cumpliendo la directiva Euro 4 supera los 155 kW (210 CV) a 13.000 rpm mientras que el par motor máximo sobrepasa los 120 Nm (12,2 Kgm) desde 8.750 a 12.250 rpm.

El Desmosedici Stradale se ha diseñado basándose en el sistema Desmodrómico que controla las cuatro válvulas de cada cilindro y desempeña un papel fundamental en la fabricación de los prototipos Ducati más rápidos de MotoGP. En este motor de altas revoluciones, el sistema “Desmo” alcanza un grado de sofisticación, ligereza y compacidad nunca visto en una Ducati.

Al igual que en MotoGP, el motor se diseñó con un diámetro de cilindro de 81 mm. Esta medida refleja el límite máximo permitido por las normas de MotoGP; también es el más elevado en el segmento de las supersport de 4 cilindros. Al utilizar el mismo diámetro del motor Desmosedici GP significa que ambas mecánicas comparten una dinámica de fluidos en el interior del motor prácticamente idéntica (esto es, en válvulas, conductos de admisión y cuerpos de mariposa, precisamente donde se produce la potencia).

Los cuerpos de mariposa cuentan con trompetas de admisión de aire de altura variable que optimizan la admisión al cilindro en una amplia gama de revoluciones, aportando ventajas significativas en cuanto a entrega de potencia y manejabilidad. Para completar el sistema de alimentación, los cuerpos de mariposa son ovalados, equipados cada uno con dos inyectores: uno sobre la mariposa y el otro por debajo.

Este paquete de soluciones técnicas – nacido en MotoGP y desarrollado para maximizar la fiabilidad del día a día – demuestra una vez más la singularidad de Ducati, capaz de crear un motor V4 que ofrece una configuración y un conjunto de soluciones como ninguna otra marca del mundo de la motocicleta.

Principales datos técnicos

• Motor 1.103 cm³, 4 cilindros, V a 90 grados
• Diámetro x carrera 81 x 53.5 mm
• Relación de compresión 14:1
• Potencia máxima más de 155 kW (210 CV) a 13.000 rpm
• Par motor máximo más de 120 Nm (12,2 Kgm) a 12.250 rpm
• Emisiones Euro 4
• Distribución Desmodrómica con doble árbol de levas en culata, 4 válvulas por cilindro, mando híbrido por cadena y engranajes.
• Cigüeñal contrarrotante con muñequillas desfasadas a 70°
• Embrague de discos múltiples en baño de aceite con servo anti-revote
• Engrase con cárter semiseco con cuatro bombas de aceite: 1 de entrega y 3 de retorno
• Alimentación a través de cuatro cuerpos de mariposa ovales (52 mm de diámetro equivalente) y trompetas de admisión de altura variable
• Caja de cambios de 6 velocidades con sistema DQS up/down
• Intervalos de mantenimiento “Desmo Service” cada 24.000 km

V4 a 90º: el motor de carreras por excelencia

Ducati ve el diseño V4 a 90 grados como la cima del rendimiento de un motor deportivo de moto. No es una casualidad que esta misma solución se emplee en los motores Desmosedici de MotoGP. La configuración V4 a 90 grados contrarresta las fuerzas primarias de forma natural sin tener que recurrir a un eje de equilibrado para eliminar las vibraciones, una solución que, como es sabido, aumenta el peso y reduce la potencia. Este beneficio clave, crucial para la fiabilidad y eficiencia mecánica de un motor que alcanza las 14.000 rpm, es uno de los muchos que hace que esta configuración elegida por Ducati sea la más refinada técnicamente posible.

Comparado con el clásico 4 cilindros en línea, la compactación lateral de la disposición en V permite una mejor centralización de las masas y reduce la sección transversal frontal de la moto. Además, el cigüeñal más corto reduce el efecto giroscópico. Todos estos aspectos tienen un impacto positivo en la dinámica de la motocicleta, haciendo que sea más ligera y rápida al cambiar la dirección. El amplio espacio dentro de la V facilita la ubicación tanto de la bomba de agua como de una caja de filtro del aire de gran tamaño (12,8 litros) que permite al Desmosedici Stradale respirar mejor.

La suave integración del motor y bastidor forma la base de cada Ducati. Por ese motivo se ha diseñado el Desmosedici Stradale para estar inclinado hacia atrás 42°, al igual que los motores Ducati utilizados en MotoGP. Esto mejora la distribución de pesos, permite utilizar radiadores más grandes y habilita la situación del eje del basculante lo más adelantada posible.

Además, el Desmosedici Stradale se ha diseñado como un elemento estructural del chasis. Los puntos de fijación del bastidor principal se han incorporado en la parte delantera del semicárter superior y en la culata del bloque de cilindros posterior. Y aún más, el cárter funciona como punto de anclaje de la suspensión trasera y basculante.

Ligero y compacto

Las sinergias con Ducati Corse han producido un motor compacto, ligero y de alto rendimiento. El meticuloso diseño y desarrollo del equipo de motores de Ducati ha dado como resultado una entrega de potencia que maximiza el placer de conducción en carretera y proporciona un rendimiento en pista superior.

Con un peso de 64,9 kg, el Desmosedici Stradale es sólo 2,2 kg más pesado que el bicilíndrico Superquadro de 1.285 cm³, demostrando claramente la atención a la ligereza que se encuentra en el corazón de cada proyecto Ducati.

Las tapas del motor están hechas de aluminio fundido a presión y se acoplan horizontalmente. El semicárter superior integra los cuatro cilindros de aluminio con tratamiento de Nikasil que garantizan una protección contra el desgaste y una baja fricción.

Los pistones de 81 mm de diámetro que deslizan dentro de las camisas tienen dos segmentos de compresión de baja fricción y un segmento rascador de aceite. Fabricados en aluminio moldeado, los pistones cuentan con la tecnología “box in box” que integra tanto la altura de la falda como el grosor de la cámara inferior, ayudando a reducir las cargas de desgaste e inercia a la vez que se mantiene la resistencia y rigidez necesarias.

El diseño derivado de la competición también se destaca por su elevada relación de compresión de 14:1. Los pistones se acoplan a unas bielas de acero forjado con una distancia de centro a centro de 101,8 mm.

Montado en cojinetes de cobre, el cigüeñal gira sobre tres apoyos y está hecho en acero nitrurado con muñequillas dobles y desfasadas 70° como en los motores Desmosedici que compiten en MotoGP. Esta geometría particular del cigüeñal, combinada con la disposición en V del motor, permite una secuencia especial de encendido “Twin Pulse”.

Para limitar el peso, todas las tapas del motor están hechas en fundición de magnesio. El mismo material se ha utilizado para hacer las tapas de balancines, el cárter de aceite, la tapa del alternador y la tapa de embrague en dos piezas.

Cigüeñal contrarrotante

En las motos de serie normales, el cigüeñal gira en la misma dirección que la ruedas. En cambio, en MotoGP, se utilizan frecuentemente los cigüeñales contrarrotantes que funcionan en sentido contrario. Los ingenieros de Ducati han recurrido a esta solución de competición de alto nivel por las mismas razones que la vieron por primera vez en competición. Sus beneficios vienen de dos aspectos de la física: el efecto giroscópico y la inercia.

Un cigüeñal contrarrotante compensa parte del efecto giroscópico generado por las ruedas girando lo cual, en curvas, mejora la manejabilidad y hace que la moto sea más ágil al cambiar de dirección.

El segundo beneficio tiene que ver con la inercia (es decir, la tendencia de un objeto a oponerse a cualquier cambio de estado) del vehículo y de las partes que giran del motor. Durante la aceleración, el par de la transmisión se aplica sobre el suelo, haciendo que la moto tienda a levantar la rueda delantera. Sin embargo, un cigüeñal contrarrotante produce un par de inercia en sentido contrario, bajando el tren delantero de la moto, limitando el efecto de levantar la rueda delantera y aumentando así el rendimiento en la aceleración.

De forma similar, durante las frenadas/deceleraciones bruscas, la moto tiende a levantar la rueda trasera: sin embargo, el mismo cigüeñal también decelera (esto es, reduce su régimen), produciendo un par inercial que actúa sobre el levantamiento. Así, un cigüeñal contrarrotante ofrece ventajas tanto en la aceleración como en el frenado.

Por supuesto, esta configuración requiere añadir un eje intermedio también llamado `jackshaft` (*) para transferir la transmisión del cigüeñal a la rueda trasera a través de la caja de cambios, de manera que gire de la manera correcta.

* El jackshaft añade un elemento de transmisión extra al sistema de conexión cigüeñal-rueda. Esto se debe tener en cuenta al establecer la potencia al cigüeñal si ésta se obtiene de medidas a la rueda. Por lo tanto, tanto en la homologación como en la medida de aceleración en bancos de pruebas es necesario considerar una eficiencia o, en cualquier caso, un coeficiente adicional que, por norma, se fija en 0,98.

Encendido Twin Pulse

Una combinación de muñequillas del cigüeñal desfasadas 70° y la disposición en V a 90 grados requiere lo que Ducati denomina una solicitud de encendido “Twin Pulse” ya que es como si el motor estuviese reproduciendo la secuencia de encendido de un biciclíndrico. La particularidad radica en el hecho de que los dos cilindros de la izquierda se disparan casi seguidos, al igual que los dos de la derecha. En el diagrama de encendido, los puntos de encendido están, entonces, a 0°, 90°, 290° y 380°. Esta secuencia de encendido particular hace que el V4 suene como un Desmosedici de MotoGP.

En la práctica, si imaginamos un ciclo a partir de 0°, el primer cilindro que se dispara es el delantero del lado del alternador. Tras un giro de 90°, el cilindro trasero del mismo lado produce la chispa. A continuación, sigue un intervalo en el que el motor no genera par hasta que los dos cilindros del lado del embrague se disparan, de nuevo con una diferencia de 90°.

Además de un sonido de escape como ningún otro en el mundo de la moto, la secuencia de encendido Twin Pulse proporciona una entrega de potencia que los pilotos Ducati de MotoGP consideran imbatible ya que aporta un rendimiento excepcional del motor y, por tanto, una manejabilidad suave, sobre todo en curvas y estirando a la salida de ellas.

Sistema de admisión variable

El Desmosedici Stradale toma el aire a través de cuatro cuerpos de mariposa ovalados (con un diámetro equivalente de 52 mm), conectados a trompetas de admisión de aire de altura variable, presentados por vez primera en un motor Ducati. Esta solución optimiza la admisión de los cilindros durante toda la gama de revoluciones, dando importantes ventajas en cuanto a entrega de potencia y manejabilidad.

Ya que varía el régimen de giro y la potencia requerida por el piloto, las trompetas de admisión de aire cuentan con una configuración que alargan o acortan los conductos, optimizando la dinámica de fluidos de las ondas de presión que recorren el propio conducto.

Controlado por la ECU, el sistema consta de dos etapas: una trompeta fija en el cuerpo de mariposa y otra móvil que se mueve a lo largo de unas guías de acero por un motor eléctrico. Cuando esta última está en la posición baja, entra en contacto con la trompeta corta, alargando geométricamente el conducto. Cuando se levanta, la dinámica de fluidos afecta sólo a la trompeta inferior fija y la configuración del motor se caracteriza por un conducto muy corto.

Cada cuerpo de mariposa cuenta con dos inyectores: uno por debajo de la mariposa que se usa a baja carga y otra por encima de ella que entra en acción cuando se requiere el máximo rendimiento del motor. Los cuerpos de mariposa de cada bloque de cilindros son accionados por un motor eléctrico exclusivo. Gracias al completo sistema Ride by Wire, se permiten unas estrategias de control electrónico complejas y la modulación de la ‘sensación’ del motor según el modo de conducción seleccionado.

Sistema Desmodrómico de última generación

Como en todos los motores Ducati, el Desmosedici Stradale ve que el diseño Desmodrómico desempeña un papel fundamental en el rendimiento. En el Desmosedici Stradale, el sistema Desmodrómico utiliza componentes miniaturizados totalmente rediseñados que han permitido la construcción de culatas muy pequeñas, consiguiendo un grado de sofisticación, ligereza y compacidad nunca visto en una Ducati. Cada componente del sistema se ha diseñado y probado para funcionar con total seguridad a las elevadas revoluciones que es capaz de alcanzar el V4. Las nuevas bujías – más pequeñas que en los modelos estándar – también contribuyen a mantener la compacidad de las culatas.

Los cuatro árboles de levas del motor Desmosedici Stradale controlan las 16 válvulas: los diámetros de las válvulas son de 34 mm en las de admisión y 27,5 mm en las de escape, los valores más elevados que permite un pistón de 81 mm de diámetro. Los asientos de válvulas están hechos en acero sinterizado.

Dadas las altas revoluciones que alcanza el V4 y sus grandes válvulas, resultaría inadecuado utilizar un sistema de muelle tradicional ya que las válvulas serían incapaces de seguir los escarpados perfiles de las levas. Aquí es, entonces, donde el sistema Desmodrómico se convierte en una necesidad. Con el sistema "Desmo" las válvulas se cierran mecánicamente con el mismo nivel de precisión que se abren. Esto permite emplear pronunciados perfiles de levas y distribuciones radicales que optimizan la dinámica de fluidos en admisión y escape para proporcionar un mayor rendimiento del motor.

Los árboles de levas están controlados por dos cadenas de distribución “silenciosas”. En los cilindros delanteros, la cadena controla el árbol de levas de admisión que, a su vez, acciona el árbol de levas de escape a través de un par de engranajes (distribución híbrida cadena-engranajes). En cambio, en la distribución de los cilindros traseros, la cadena acciona el árbol de levas de escape, que a su vez controla el árbol de levas de admisión. Esta solución minimiza las pérdidas de potencia en la distribución, mejorando el rendimiento y la fiabilidad.

La distribución de los cilindros delanteros se controla por la cadena del lado derecho del motor, invertida por el cigüeñal a través de un engranaje conectado con el piñón de la transmisión primaria. La que controla la distribución de los cilindros traseros está por el lado izquierdo del motor y accionada por un engranaje monobloque en el cigüeñal. Cada culata tiene un sensor “anti-picado” que optimiza el avance de encendido evitando cualquier pre-detonación.

Engrase por cárter semiseco

Como en los motores MotoGP, el Desmosedici Stradale usa un sistema de engrase por cárter semi-seco con etapas de entrega y retorno que garantizan una lubricación efectiva de todas las piezas móviles en cualquier momento.

El sistema de circulación de aceite consiste en cuatro bombas: una bomba de lóbulos para la entrega y tres bombas para la recuperación. Una de las últimas, una bomba de engranajes, extrae el aceite de la culata a través de dos conductos mientras que las otras dos bombas de lóbulos garantizan la recuperación eficiente del aceite bajo cualquier condición, manteniendo la zona del cárter bajo los pistones en un estado controlado a baja presión constante y reduciendo así las pérdidas por ventilación (esto es, la potencia absorbida causada por la resistencia aerodinámica ejercida por el aire y el borboteo del aceite en el alojamiento de la biela).

El depósito de aceite – que también actúa como alojamiento del filtro – está en un sumidero de magnesio montado bajo el cárter y conectado a la caja de cambios, pero separado del cárter. Se dispone de un radiador, fijado justo debajo del radiador de agua, que refrigera el aceite.

Sistema de refrigeración

Alojada en el motor en `V`, la bomba de agua está accionada por un eje, a su vez impulsado por un tren de engranajes. Esta solución de posicionamiento se ha diseñado para minimizar el tamaño del circuito, aumentar la eficiencia y optimizar el peso del motor.

Caja de cambios y embrague

La caja de cambios de 6 velocidades ha sido especialmente diseñada para el motor Desmosedici Stradale y cuenta con un sensor de marcha rotativo que garantiza el óptimo funcionamiento con el Ducati Quick Shift (DQS) up & down.

El sensor evalúa la posición del tambor del selector y, por consiguiente, de las horquillas de cambio para asegurar una selección precisa de las marchas. Esto permite una estrategia que puede mantener el par de transmisión en cuanto se haya completado el cambio de marcha, evitando de este modo tensiones excesivas en el tren de engranajes para que los cambios sean siempre completos, precisos y rápidos.

El embrague en aceite controlado hidráulicamente cuenta con 11 discos conductores y dispone de un mecanismo auto-servo progresivo que comprime los discos de fricción cuando están bajo la tracción del motor sin que se requiera un esfuerzo adicional del piloto para liberar el embrague.

A la vez que se mejora la eficiencia de fricción, también ofrece una sensación de maneta de embrague ligera. En condiciones de conducción deportiva, el mismo mecanismo reduce la presión en los discos de fricción, permitiendo un accionamiento “deslizante” de pura competición y reduciendo la desestabilización trasera durante las reducciones agresivas, con el beneficio añadido de una maneta súper sensible.

Largos intervalos de mantenimiento

Mientras que los niveles de rendimiento superan incluso a los del Superquadro, los intervalos para la comprobación y ajuste del juego de válvulas (Desmo Service) se mantienen en 24.000 km, si bien los intervalos de mantenimiento general permanecen sin cambios a los 12 meses/12.000 km.