El BMW N55B30 representa la vanguardia técnica actual de las prestaciones y la economía de los motores de gasolina. Es un motor de última generación disponible en el 535i GT y pronto en el 535i de BMW. Es posible que dentro de poco el N55B30 suplante al N54B30 en toda la gama de BMW.
Para comprender mejor los avances técnicos que contiene este motor, es necesario desarrollar un ejemplo sencillo de un motor de gasolina de ciclo Otto. Esto se utilizará para ayudar a explicar los beneficios de la tecnología contenida en el N55B30.
Consideremos, por ejemplo, un simple motor estacionario. Está diseñado para funcionar con un par máximo. El motor debe arrancar y llegar rápidamente a sus RPM óptimas. La mezcla aire/combustible se restringe para el arranque (para lo cual se aumenta la cantidad de combustible por aire). Esto «encenderá» el motor y, una vez arrancado, la restricción o «estrangulamiento» puede eliminarse. A partir de aquí, se mueve el acelerador para que funcione a las RPM óptimas. No hay mucho más que eso. Además, la sincronización de las válvulas se optimiza para los requisitos de las RPM del motor.
Ahora, dependiendo del método con el que se introduce la mezcla de aire/combustible en el motor, las características de rendimiento y emisiones del motor variarán significativamente o ligeramente. Es más probable que varíen significativamente si se utiliza un carburador para suministrar la mezcla de aire/combustible. Esto se debe a la variabilidad inherente de la mezcla que llega a la cámara de combustión. El carburador no optimiza todos y cada uno de los impulsos de aire/combustible, simplemente espera un término medio.
Los carburadores funcionan según el principio de Bernoulli. Aspiran aire a través de un venturi y el vacío creado extrae combustible de una aguja hueca (chorro) creando una mezcla de aire/combustible. La cantidad de mezcla de aire/combustible que puede llegar al motor se controla mediante una placa de mariposa. El carburador, intrínsecamente, no proporciona una economía de combustible y un control de emisiones óptimos.
Un inyector de combustible mecánico es mejor que un carburador, ya que el combustible se dosifica con relativa precisión.
La inyección de combustible utiliza una boquilla que puede abrirse y cerrarse para inyectar combustible a presión en la corriente de aire. Sin embargo, algunas de las primeras inyecciones mecánicas de combustible, como las que se utilizaban en los antiguos sprinters y coches de la Indy, se describían a menudo como una fuga controlada. La inyección electrónica de combustible, sin embargo, ofrece más precisión sobre la mezcla de aire y combustible.
En la historia de los motores de gasolina, la inyección de combustible de puerto controlada electrónicamente fue un elemento clave para los motores de rendimiento que cumplían con las normas de emisiones.
Ahora, un motor optimizado para una sola RPM tiene sus usos, como un cortacésped por ejemplo, pero es inútil para un automóvil. (Incluso los híbridos que utilizan un motor de combustión interna para un generador eléctrico permiten alguna variación de las RPM del motor).
El motor tiene que funcionar perfectamente en un rango de RPM suficiente para satisfacer cualquier condición de conducción potencial. Un enfoque para ello es variar las aperturas de las válvulas de admisión y de escape en relación con el proceso de combustión, de modo que se optimicen en un rango de RPM del motor. BMW lo consigue con su tecnología VANOS doble.
VANOS modifica la posición relativa del lóbulo de la leva en relación con el ciclo de combustión en función de la carga del motor y las revoluciones. Puede suavizar la banda de potencia de un motor, haciendo que un motor se sienta menos «pico», por ejemplo.
La elevación variable de las válvulas de admisión puede alterar el uso de un acelerador en el motor. Cuando se utiliza un acelerador para variar el volumen de la carga de admisión permitida en el cilindro, el motor tiene que trabajar contra el acelerador durante la apertura parcial del mismo. Esto da lugar a una pérdida de trabajo, conocida como pérdidas por bombeo. Imagínese el trabajo necesario para apartar una hoja de papel de la boquilla de una aspiradora. Eso, de forma muy simplista, es lo que son las pérdidas por bombeo.
La variación de la elevación de la válvula de admisión puede cambiar el volumen de carga permitido en la cámara de combustión, esto puede requerir menos trabajo que el tirón contra un acelerador cerrado. Por supuesto, eso depende de la cantidad de trabajo necesaria para proporcionar el mecanismo de elevación variable. El mecanismo de elevación variable tiene que devolver la potencia a un ritmo mejor que las posibles pérdidas de bombeo para ser eficaz. Lo que la elevación variable de las válvulas compra es un mayor ahorro de combustible.
BMW utiliza Valvetronic para proporcionar una elevación variable a las válvulas de admisión de un motor. Utiliza un intermediario entre el balancín y el lóbulo de la leva cuya forma está diseñada para cambiar la elevación total de la válvula dependiendo de su posición en relación con el balancín y el lóbulo de la leva. Esto permite un perfil de elevación variable, dentro de un rango específico, a diferencia del VTEC original que es una solución más simple (pero efectivamente inteligente).
Así pues, con el doble VANOS, el Valvetronic y la inyección de combustible en puerto tenemos la tecnología básica del motor N52B30 que los propietarios de BMW de NA conocen como los modelos x28i.
Pero tomemos ese conjunto básico de tecnología del motor, mejoremos el rendimiento y la miniaturización de los componentes Valvetronic y añadamos la inyección directa y la inducción forzada como en el N54B30 y tendremos una receta para el verdadero éxito.
La inyección directa funciona bien en un motor que permite variaciones significativas en la sincronización de las válvulas y la inducción forzada. Dado que debe suministrar el combustible directamente a la cámara de combustión, utiliza posteriormente presiones de combustible más altas que la inyección en puerto para superar la presión de la carga de aire comprimido en el cilindro. Es un elemento clave en la nueva ronda de cumplimiento de las emisiones y los requisitos de ahorro de combustible que, de otro modo, inhibirían el rendimiento del motor.
Otro elemento tecnológico que merece un breve análisis es el turbocompresor Twin Scroll utilizado en lugar de los turbocompresores dobles del N54B30. Al utilizar un solo turbocompresor, que mantiene la separación del pulso de los gases de escape por delante de la turbina, un pulso de los gases de escape llega a la turbina cada 120 grados de rotación del cigüeñal en lugar de cada 240 grados de rotación para la configuración de doble turbocompresor en el N54B30.
Junto con Valvetronic y VANOS, la inyección directa y el turbocompresor twin scroll, BMW proporciona el mismo rendimiento en una gama más amplia de RPM con un menor consumo de combustible en el N55B30 que en el N54B30 precedente. Todo un logro.
