BMW M: Tecnología de mejor rendimiento para propulsores turbo

Inyección de agua en motor BMW

Estrenándose en MotoGP, donde los mejores pilotos de motos del mundo luchan por la victoria, el BMW M4 MotoGP Safety Car también debe presumir adecuadamente de impresionantes cifras de prestaciones. Con esto en mente, los ingenieros de BMW M han montado en el propulsor de alto rendimiento una innovadora inyección de agua que aumenta considerablemente las prestaciones del motor.

La inyección de agua hace posible elevar los límites de su rendimiento, que de otro modo habrían sido restringidos térmicamente.

Además de aumentar el rendimiento y el par motor, el innovador sistema en el BMW M4 MotoGP Safety Car también asegura una eficiencia sobresaliente, que beneficia el consumo y las emisiones de escape a plena potencia. Como producto de BMW M en la vanguardia de la tecnología y la innovación, el BMW M4 MotoGP Safety Car también abre el camino para el posible uso de esta tecnología en los futuros modelos de serie.

Un sofisticado sistema de refrigeración para las máximas prestaciones

Hasta ahora, el alto rendimiento potencial del motor sobrealimentado de seis cilindros en línea siempre ha estado expuesto a una demanda particularmente alta en la gestión de la temperatura del motor y sus sistemas auxiliares. Con el fin de garantizar las temperaturas óptimas de funcionamiento en todo momento, BMW M ha confiado en un sistema de refrigeración tan innovador como eficaz.

Junto al radiador principal, unos radiadores adicionales también garantizan el control equilibrado de temperatura para los circuitos de alta y baja temperatura, así como para la transmisión y el turbocompresor. El aire de escape, que es calentado por el turbocompresor, se enfría mediante refrigeración indirecta con el apoyo de una bomba de agua eléctrica adicional.

Este año el aumento del rendimiento del BMW M4 MotoGP Safety Car es evidente y también requiere una demanda aún mayor en las cualidades térmicas del motor turbo, particularmente el enfriamiento del aire sobrealimentado. Este reto ha sido superado mediante la innovadora inyección de agua. Además de aumentar significativamente las prestaciones, el motor de alto rendimiento también goza de unas excelentes cifras de consumo y emisiones a plena potencia.

Después de intensas pruebas en el Campeonato del Mundo de MotoGP, el sistema de inyección de agua también se empleará en un modelo de serie de BMW M en un futuro próximo. Esto permite a los clientes de BMW M beneficiarse de la tecnología de alto rendimiento directamente desde la pista de carreras, lo que mejora considerablemente el rendimiento en carretera y se adecúa de forma ideal al uso diario.

La inyección de agua: la eficiencia de la refrigeración aumenta la eficacia

El sistema de inyección de agua empleada por BMW M optimiza aún más el rendimiento y el consumo del motor de seis cilindros en línea con el acelerador a fondo. Los ingenieros utilizan el efecto físico del agua durante el proceso de vaporización para extraer la energía necesaria a partir del medio ambiente.

El agua es inyectada en el colector de admisión como una pulverización fina, enfriando significativamente el aire de escape durante la vaporización. Esto reduce la temperatura de descarga en la cámara de combustión y por lo tanto reduce la tendencia a detonaciones fuera de tiempo. Esto significa que el motor turbo puede trabajar a una presión de carga superior y un punto de ignición adelantado. Las temperaturas de proceso más bajas también reducen la formación de sustancias peligrosas, y del óxido de nitrógeno (NOX) en particular.

Consecuentemente, la inyección de agua mejora de manera espectacular la eficiencia del motor. Dicha tecnología aumenta el rendimiento y el par motor, mientras que garantiza unas cifras extraordinarias de consumo y de emisiones. Como tal, se puede lograr un rendimiento mejor sin aumentar el calor aplicado a los componentes relacionados con el mismo, es decir, la fiabilidad de estas piezas no se ve afectada. Las ventajas de la inyección de agua se pueden utilizar de diferentes maneras, dependiendo del motor y el diseño del vehículo. Como tal, los ingenieros tienen relativamente vía libre para decidir en qué medida desean optimizar bien el rendimiento o el consumo del motor.

El mecanismo de la inyección de agua en detalle

El rendimiento alcanzable por un motor de combustión está limitado por varios factores, incluyendo la temperatura de proceso en la cámara de combustión. Si se supera esta temperatura, el resultado es una combustión incontrolada (detonaciones fuera de tiempo) y por lo tanto una pérdida de rendimiento y, en el peor de los casos, costosos daños al motor.

Esto es particularmente importante con carga de motor, ya que el aire ha sido calentado intensamente en la compresión del turbo. Un intercambiador de calor asegura que la temperatura disminuya a medida que sea necesario, pero incluso eso tiene unos límites físicos. Dependiendo del diseño y dimensiones del sistema de refrigeración y la aerodinámica del coche, el aire de admisión alcanza temperaturas que están justo por debajo de las temperaturas máximas permitidas.

El aumento de la presión de sobrealimentación podría exceder el límite de detonación y por tanto no es un método viable para aumentar el rendimiento. BMW M tiene una solución: la inyección de una pulverización fina de agua en el colector reduce significativamente la temperatura del aire de combustión.

El aire más frío del compresor reduce la tendencia del motor a las detonaciones fuera de tiempo, por lo que es posible adelantar el punto de ignición y por lo tanto llevarlo más cerca del valor óptimo. Esto hace que el proceso de combustión sea más eficaz, mientras se reduce la temperatura de combustión. Por otro lado, el aire frío tiene una densidad mayor, lo que aumenta el contenido de oxígeno en la cámara de combustión. Esto se traduce en una presión media más alta durante el proceso de combustión que a su vez optimiza el rendimiento y el par motor.

Finalmente, el enfriamiento interno efectivo de la cámara de combustión reduce el esfuerzo térmico en numerosos componentes relacionados con el rendimiento. Esto no sólo evita daños a los pistones, las válvulas de escape y catalizadores, sino también reduce el esfuerzo térmico en el turbocompresor que se somete a temperaturas de escape más bajas.