martes, 5 de abril de 2016

BMW M4 inyección de agua. Cómo funciona

Sistema montado en el BMW M4 de MotoGP,


Motor BMW M4


Los niveles de anticontaminación, que tienen que conseguir los fabricantes de motores, para su posterior homologación están llegando a unas soluciones técnicas espectaculares.

Uno de los límites del motor de combustión es la temperatura de la cámara de combustión, si se supera su límite se producen varios problemas.



La inyección de agua en el colector de admisión es de las últimas que está cogiendo auge en motores de altas prestaciones. Concretamente BMW parece decidida a aplicarla a sus ultra deportivos de calle. No es una solución actual, hasta ahora solo se había desarrollado en competición Ford Focus WRC por ejemplo, para conseguir mejores prestaciones.

Cuando en un motor turboalimentado se le exigen altas prestaciones los gases de escape, en el turbo, aumentan su temperatura exponencialmente, llegando a calentar en exceso el aire de admisión que sale del mismo.

El intercooler no es suficiente para solucionar este aumento de temperatura que pude llegar a producir detonaciones en el motor, limitando así la compresión, aumentan también los NOx por la excesiva temperatura de la cámara de combustión y aumentando también el estrés de las piezas mecánicas que forman parte de este juego, pistones, válvulas etc…

Una de las soluciones es la inyección muy fina de agua en el colector de admisión, concretamente el M4 de BMW, dispone de tres inyectores, enfriando el aire de entrada a la cámara de combustión, la vaporización de esta agua absorbe la temperatura del aire que circula por el colector con la que se consiguen varios objetivos:

NOx, gas perjudicial para la salud, su aumento es directamente proporcional al aumento de temperatura de la cámara combustión. Esto es debido a la combustión de combustible con alto contenido en carbono a altas temperaturas de la cámara.

Detonaciones, que limitan el rendimiento, al enfriar el aire permite subir la relación de compresión y el punto de encendido sin riesgo mecánico aumentando la prestaciones del motor.

Oxígeno, con temperaturas más frías de admisión la densidad del aire aumenta conteniendo más oxígeno obteniendo una presión media más alta en la combustión mejorando el rendimiento y el par motor.

Estrés, reduce el estrés por temperatura de los componentes que forman parte de la combustión, pistones, válvulas de escape, catalizadores y el propio turbo.

Reducción del consumo,  al estar más fría la cámara se aprovecha mejor cada inyectada, pudiendo reducir su tiempo y su número  obteniendo mejor rendimiento.

El sistema está compuesto de:
Un depósito de agua en el maletero (1), en teoría de 5L a rellenar en cada repostaje.
Una bomba con filtro (2) que lleva el agua a presión hasta los inyectores del colector de admisión.
Tres inyectores (3), uno para cada dos cilindros.
Un colector adaptado al sistema. 


Sistema Motor Inyección de Agua


Posición de los inyectores en el colector de admisión.

Inyectores en el colector de admisión


El motor en su funcionamiento hasta medias cargas el aumento de la temperatura del aire de admisión debido al calentamiento del turbo es absorbido por el intercooler.

Sección del Motor (Intercooler)


Cuando el motor ya funciona a cargas altas y altas revoluciones los gases de escape aumentan su temperatura en el turbo afectando a los de admisión produciendo los inconvenientes antes citados.

Con la inyección de agua se consigue bajar la temperatura del aire de admisión bajando también en la cámara de combustión con  sus consecuentes ventajas.



Detalle de la Inyección de agua



¿Creéis que la llegada, parece inminente, del turbo eléctrico sería también una gran solución a estos problemas descritos?







2 comentarios:

  1. El sistema de inyección de agua ya se utilizó durante la II guerra mundial enlos motores de aviación.
    Estos motores tenían una relación de compresión muy alta para compensar la baja densidad del aire a la altitud de vuelo; ello ocasionaba serios problemas de detonación en el momento del despegue y durante la toma de altura y recurrieron a la inyección de agua pulverizada en la admisió0n para atenuar el preoblema, aunque la solución definitiva llegó con la utilización de compresores volumétricos.

    Juan Priegue

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  2. Se uso y se sigue usando en la aviacion en motores turbohelice...pero en el momento de despegue,sobre todo en los cargueros,debido a que van hasta arriba de combustible y de carga.
    No es agua,es agua metanol. Y los motores turbohelice tanto como los motores en estrella o boxer de piston, no tienen sistema de refrigeracion ,porque nolo necesitan.Ni problemas de calentamiento, el aire se encarga de enfriar al motor.

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