Los motores de cuatro cilindros con turbocompresor serán una pieza importante en la estrategia global de futuro de BMW. La importancia del nuevo motor turboalimentado de cuatro cilindros N20 se reveló en el Salón del Automóvil de Ginebra de 2011, cuando el Dr. Klaus Draeger, jefe de I+D, abrió la conferencia de prensa de BMW con un discurso sobre el nuevo motor de cuatro cilindros.
En el futuro, BMW hará un amplio uso de los diferentes motores turbo de cuatro cilindros en varios modelos, desde la Serie 1 hasta la Serie 3, y algunos modelos X. El primer paso en su estrategia EfficientDynamics en torno a los motores de cuatro cilindros comienza con el BMW X1 xDrive28i, el primer modelo que recibe el recientemente presentado motor N20B20 de cuatro cilindros que ofrece 245 caballos de potencia, ofreciendo un rendimiento similar al del motor aspirado de seis cilindros pero con un consumo de combustible significativamente menor.
Para saber más sobre el motor, nos sentamos con el Dr. Bernardo López-Alvaredo, Jefe de Evaluación de Trenes Motrices.
blogdebmw: ¿Por qué el cambio de un motor de seis cilindros atmosférico a un nuevo motor de cuatro cilindros turbo?
Dr. López: Nos consideramos parte de la estrategia global de EfficientDynamics y el desarrollo de motores es una parte que contribuye a ello. En los últimos años, el seis cilindros turbo ha ganado varios premios y el nuevo motor de cuatro cilindros es el hermano pequeño de este propulsor. En cierto modo es la extensión de esta tecnología que se probó por primera vez en el seis cilindros N55 con turbocompresor twin-scroll.
blogdebmw: ¿Por qué el cambio del N54 twin-turbo al N55 twin-scroll que es la base del nuevo N20 de cuatro cilindros?
Dr. López: El sistema aquí es en cierto modo más eficiente, porque tienes básicamente las mismas funciones, separas el escape de dos pares de cilindros y lo introduces en el sistema turboalimentado. Por supuesto, hemos reducido el volumen que necesita, por lo que tiene muchas ventajas, menos peso, menos piezas.
blogdebmw: ¿Cuál es el mayor reto en el diseño de este motor?
Dr. López: Nuestro objetivo es satisfacer a los clientes que han estado acostumbrados al motor de seis cilindros, así que para nosotros el gran objetivo en ingeniería era ofrecer un rendimiento aún mayor con un menor consumo de combustible, al tiempo que se ofrece el mismo nivel de calidad. Los componentes tecnológicos ya se conocen del seis cilindros, así que algunos se modificaron para el cuatro cilindros. El desacoplamiento de las vibraciones fue una pieza nueva que tuvimos que diseñar para el cuatro cilindros.
blogdebmw: ¿Es el primer uso de Valvetronic, Vanos e inyección directa en un BMW de 4 cilindros?
Dr. López: El Valvetronic se introdujo por primera vez en 2011 en un motor de cuatro cilindros. El Valvetronic tiene aquí dos funciones: una, bajar el consumo de combustible, una función que ya teníamos en el motor de cuatro cilindros atmosférico. Normalmente se trabaja contra el acelerador, por lo que se pierde eficiencia ahí. Básicamente lo que haces es abrir completamente el acelerador, pero entonces necesitas una forma de regular la cantidad de aire que entra en el cilindro, así que introducimos el Valvetronic para que las válvulas detecten la altura. cuando se abren completamente tienes el modo completo, cuando se abren un poco, estás en ralentí. Los cilindros no trabajan contra la diferencia de presión que se acumula por el acelerador. Es una medida de eficiencia que tuvimos a partir de 2001 y desarrollamos más el sistema a lo largo de los años, y ahora en el sistema turbo lo que es interesante es que no sólo ofrece un componente de eficiencia, sino también un componente de rendimiento. Si utilizas un motor turbo en un sistema sin Valvetronic tienes que esperar a que la cantidad de aire haya pasado del acelerador a la admisión del motor. Con el Valvetronic puedes regularlo muy cerca del motor, por lo que tienes una mejor respuesta.
blogdebmw: En comparación con el motor de seis cilindros, ¿hay alguna diferencia en el retraso del turbo?
Dr.López: Los objetivos que recibimos como unidad motriz era que este motor no tuviera ningún retraso del turbo y creo que hemos hecho un buen trabajo con esa petición. Desde nuestro punto de vista, no se nota ningún lag debido a algunas de las cosas que he señalado anteriormente.
blogdebmw: ¿Diría que el twin-scroll tiene una vida útil más larga que el twin-turbo? Hemos visto muchos problemas en el pasado con el motor N54.
Dr. López: Sí que hemos analizado el conjunto. Si tenemos dos sistemas turbo independientes, por supuesto que se pueden producir más problemas, pero también se necesita más espacio en el coche, más piezas y, al final, la eficiencia sería menor. Si se consigue penalizar toda la energía del escape sin que el turbocompresor sufra pérdidas, se obtiene una mayor eficiencia. Desde el punto de vista de la ingeniería, si se puede hacer con un solo turbocompresor, es mejor, sin embargo hay que tener en cuenta que los cilindros interactúan entre sí, por lo tanto, twin-scroll. En cierto modo, esta es la solución perfecta.
blogdebmw: ¿Ha intentado BMW poner a punto este motor para ver todo su potencial?
Dr. López: La potencia específica de este motor es de 90kW por litro, que ya es bastante alta. Si nos fijamos en las propiedades generales, la vida útil, por ejemplo, cuando la subes demasiado, puedes tener problemas con la respuesta o, al menos, tienes que hacer algo con el sistema de admisión. Por supuesto, los sistemas turbo siempre se pueden cargar más, pero entonces tienes ciertos riesgos de retraso del turbo que tienes que compensar con medidas adicionales que también añaden otros «costes».
Nuestra revista hermana BimmerToday.de nos hizo algunas preguntas más.
BimmerToday: ¿Se ha prestado especial atención al sonido del motor?
Dr. López: Sí. Por supuesto, es cierto que los motores de cuatro cilindros tienen un sonido diferente, y aquí hay que tomar medidas especiales. Tenemos una disposición diferente de los ejes de equilibrado, lo que hace que haya menos vibraciones. Luego tenemos el volante de inercia de doble masa y un péndulo centrífugo instalado, por lo que las vibraciones del motor pueden ser «borradas». En resumen, conseguimos en toda la gama de velocidades un comportamiento acústico de las vibraciones similar al del seis cilindros, en algunos puntos incluso superior.
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