Explicación de la nueva generación de motores de gasolina y diésel de BMW

No hace mucho, BMW anunció que, en el futuro, su gama de motores estará formada por motores modulares más eficientes y potentes. Eso significaba que compartirían muchos de sus componentes entre ellos, incluso entre los de gasolina y los diésel. De hecho, en la nueva familia B de propulsores, se puede ver hasta un 40% de piezas compartidas en motores similares, independientemente del método de combustión utilizado.

Estos nuevos propulsores se están desplegando a gran escala, sustituyendo a los antiguos motores de la familia N incluso en modelos que no son completamente nuevos. Pero, ¿qué ha hecho exactamente BMW para hacerlos más eficientes y potentes y, al mismo tiempo, reducir los costes de producción? De eso es de lo que venimos a hablar.

En los motores de gasolina, el aspecto más importante a tener en cuenta es el uso de la famosa tecnología TwinPower de BMW. Ésta incluye el sistema de turbocompresión, la inyección directa de gasolina, el control variable de la elevación de las válvulas de admisión (VALVETRONIC) y los tiempos de apertura continuamente variables de las válvulas de admisión y escape (Double-VANOS).

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Motor de gasolina BMW TwinPower Turbo de 4 cilindros

El sistema de turboalimentación, compuesto por un turbocompresor integrado en el colector de escape, ha sido objeto de un desarrollo adicional en el marco de la revisión de la familia de motores. El colector de escape y el turbocompresor se alojan ahora juntos en la culata. La carcasa del turbocompresor de los motores de 3 cilindros es de aluminio o de acero, dependiendo de la variante de potencia, mientras que las unidades de cuatro cilindros cuentan con una carcasa de acero.

Lo mismo puede decirse del sistema de inyección. Los inyectores están ahora situados en el centro, entre las válvulas, y utilizan una nueva bomba de combustible que alcanzará en el futuro un valor máximo de presión de 350 bares. De este modo, se permite una dosificación aún más precisa del combustible, al tiempo que se contribuye a mejorar la calidad de las emisiones en amplios rangos de carga. Incluso el sistema de refrigeración se ha reformado para optimizar el proceso de combustión con el objetivo de reducir tanto la emisión de CO2 como otras emisiones contaminantes. La nueva bomba de refrigerante tiene ahora salidas separadas para el flujo de refrigerante hacia la culata y el bloque del motor, lo que da lugar a una gestión térmica mucho más eficaz.

Otras modificaciones que tienen un impacto positivo en la eficiencia del motor incluyen el uso de una transmisión de cadena de distribución de una sola pieza, que tiene el efecto adicional de optimizar la acústica. Además, los motores revisados están equipados con una nueva transmisión por correa que ahora es la misma en todas las variantes. Se utiliza una disposición de correas en forma de L para accionar el alternador, la bomba de agua, el amortiguador de vibraciones de torsión y el compresor del aire acondicionado.

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Motor Benzin TwinPower Turbo de 4 cilindros

En el lado diésel, la misma tecnología TwinPower Turbp es clave para reducir las emisiones y mejorar el rendimiento junto con los sistemas de inyección directa common-rail. Para garantizar una respuesta aún más nítida del acelerador y aumentar al mismo tiempo la eficiencia del motor, todas las unidades diésel de cuatro cilindros se beneficiarán en el futuro del sistema de turboalimentación de varias etapas que hasta ahora sólo se encontraba en los motores de cuatro cilindros más potentes de este tipo.

Este principio consiste en la utilización de dos turbocompresores de diferentes tamaños cuya interacción de precisión está diseñada para poner en marcha la potencia de arrastre desde el principio y mantenerla constante en una amplia gama de revoluciones. La turboalimentación de varias etapas en las nuevas unidades de 4 cilindros cuenta con una etapa de baja presión con geometría de entrada variable y una etapa de alta presión. Para mejorar aún más la respuesta y la acústica, ambos turbocompresores están equipados con la última tecnología de cojinetes de deslizamiento. La etapa de alta presión del nuevo sistema de turboalimentación está totalmente integrada en el colector de escape.

El sistema se controla mediante los álabes de carga de la etapa de baja presión, ajustables eléctricamente, así como la válvula de descarga de la etapa de alta presión y un bypass del compresor, ambos de accionamiento neumático. Esto permite ajustar con precisión el suministro de aire compactado a las cámaras de combustión en todo momento para adaptarlo a los requisitos de carga y a la situación de conducción. En el futuro, la refrigeración conmutable de la carcasa de la etapa de baja presión mejorará aún más la eficiencia del motor diesel de cuatro cilindros más potente.

Un sistema rediseñado de recirculación de gases de escape (EGR) también contribuye a reducir el consumo de combustible y a minimizar las emisiones. En los nuevos motores diesel de cuatro cilindros se ha instalado una versión de una etapa de este sistema y en las unidades de tres cilindros una versión de dos etapas, lo que garantiza una reducción especialmente eficaz de las emisiones de óxido de nitrógeno (NOX).

El módulo de alta presión EGR empleado en todos los motores de nueva generación desvía los gases de escape directamente fuera del colector a través de una válvula de ajuste continuo antes de dirigirlos al sistema de admisión, ya sea en estado refrigerado o no refrigerado, según sea necesario. Las nuevas unidades diésel de tres cilindros están equipadas además con un módulo EGR de baja presión que también incluye una instalación de refrigeración. La recirculación de los gases de escape a baja presión también puede utilizarse en condiciones de funcionamiento del motor en las que la diferencia de presión en el sistema de turbocompresión es insuficiente para activar la EGR a alta presión.

El sistema de inyección directa common-rail para los nuevos motores diésel de tres y cuatro cilindros también ha sido objeto de nuevas mejoras y ahora funciona a mayor presión y con mayor precisión. Sus inyectores revisados cuentan con un sistema mejorado de sensores que permite una dosificación extremadamente exacta del combustible inyectado. En las inyecciones múltiples dentro de una secuencia de carrera, los intervalos entre las inyecciones individuales también pueden acortarse como resultado. La atomización más fina del combustible que se consigue gracias al aumento de la presión máxima de inyección conduce a una combustión excepcionalmente limpia con menos residuos en los gases de escape. Los sistemas de inyección de los motores de tres cilindros funcionarán en el futuro con una presión de hasta 2.200 bares, mientras que la presión máxima de los motores diésel de cuatro cilindros aumentará a 2.500 bares o 2.700 bares en la variante más potente.

Motor diesel BMW TwinPower Turbo de 3 cilindros

Motor diesel de 3 cilindros TwinPower Turbo

La fabricación de los motores diésel de tres y cuatro cilindros se basará en el futuro en un proceso conocido como «bruñido de forma» para el mecanizado de los orificios de los cilindros en el cárter de aluminio, con su recubrimiento de arco de doble hilo. El procedimiento estándar utilizado hasta ahora consiste en dar a los orificios de los cilindros una forma perfectamente cilíndrica, lo que significa que tienen un diámetro idéntico de arriba a abajo. La influencia de las fuerzas térmicas y dinámicas provoca una dilatación en la parte superior de los orificios de los cilindros, que se inicia durante el montaje de la culata, pero que es especialmente perceptible durante el funcionamiento del motor.

Dependiendo del diseño del pistón, esto provoca una holgura en la parte superior de los orificios del cilindro que tiene un efecto negativo en la acústica del motor o un aumento de la fricción en la parte inferior que va en detrimento de la eficiencia. La nueva técnica de fabricación que se utiliza por primera vez para los motores de producción tiene en cuenta estas alteraciones posteriores. Para compensarlas, los orificios de los cilindros se han ensanchado ligeramente hacia abajo. De este modo, cuando el motor está en funcionamiento, la expansión de la parte superior crea un diámetro prácticamente uniforme en todos los orificios de los cilindros, lo que permite reducir las pérdidas por fricción de los pistones sin que ello repercuta negativamente en la acústica del motor.

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