TECNOLOGIAS | O desempenho alcançado por um motor de combustão é limitado por vários fatores, incluindo a temperatura do processo na câmara de combustão. Se a temperatura for excessiva, o resultado é uma combustão não controlada (batimento, ou knocking) e, portanto, uma perda de desempenho ou, no pior dos casos, um dano dispendioso no motor.
Isto é particularmente importante quando o motor está em carga e quando o ar de admissão aquece de forma intensa na sobrealimentação do turbocompressor.
Um intercooler dá a garantia que a temperatura cai conforme necessário, mas ainda assim existem limites da física. Dependendo do desenho e das dimensões do sistema de arrefecimento e da aerodinâmica do carro, o ar admitido no motor alcança temperaturas que ficam muito próximas das temperaturas máximas permitidas.
Aumentando a pressão de sobrealimentação, isso excederia o limite de batimento e, portanto, não é um meio viável para aumentar o desempenho. Então, a BMW M Division criou uma solução para o problema: injetando um fino spray de água no coletor, permite reduzir consideravelmente a temperatura do ar durante o processo de combustão.
O ar mais frio do compressor reduz a tendência do motor de bater, tornando possível avançar o ponto de ignição e, assim, ficar mais próximo do valor ideal. Isto torna o processo de combustão mais eficaz, ao mesmo tempo que reduz a temperatura de combustão.
Por outro lado, o ar frio tem uma maior densidade que aumenta o conteúdo de oxigénio na câmara de combustão. Isso resulta numa pressão média mais alta durante o processo de combustão e, por sua vez, otimiza o desempenho e torque.
Finalmente, o arrefecimento interno eficaz da câmara de combustão reduz a tensão térmica em numerosos componentes relacionados com o desempenho. Isto não só evita danos aos pistões, válvulas de escape e catalisadores, mas também reduz a tensão sobre o turbocompressor, que é submetido a temperaturas de escape mais baixas.
Além disso, as temperaturas de processo mais baixas também reduzem a formação de substâncias perigosas, em particular o óxido de azoto (NOX). O processo de Injeção de água, consequentemente, melhora drasticamente a eficácia do motor.
Usando injeção de água para aumentar o limite de batimento também ajuda a resolver em grande parte um conflito habitual dos engenheiros, entregues quase sempre ao objectivo de desenvolver motores poderosos.
A performance e os consumos, também não são menos determinados pela taxa de compressão. Isto também se aplica, em particular, nos motores turbo de alta carga, como é o caso doo BMW M TwinPower Turbo, em linha de seis cilindros.
Graças a uma alta taxa de compressão, este motor é altamente eficiente e apresenta baixos valores de consumo, especialmente na faixa de carga parcial. No entanto, a relação de compressão máxima é limitada pelo batimento do motor quando este se encontra numa rotação muito alta. A injeção de água também é extremamente benéfica nesta situação, pois reduz a tendência do motor bater, enquanto ao mesmo tempo aumenta a taxa de compressão. Desta forma, o motor turbo pode atingir uma performance numa ampla gama de rotações.
A APLICAÇÃO DESTA TECNOLOGIA NO
BMW M4 QUE É O SAFETY CAR NO MOTOGP
Ao posicionar a injeção de água, os engenheiros da BMW M Division optaram por um layout com três válvulas de injeção na câmara de pressão, cada uma fornecendo dois cilindros do motor de seis cilindros em linha. Esta solução assegura uma distribuição muito igual e também permite que o sistema seja concebido de forma compacta.
Situado sob o capot do desportivo BMW M4 que é o safety car do MotoGP Safety Car, está um depósito de água com um volume bruto de cerca de cinco litros, que está conectado à bomba de água, sensores e válvulas.
A bomba e o sistema completo de sensores e elementos de atuação são controlados pelo sistema eletrónico do motor, que foram atualizados adequadamente. Na prática, a bomba alimenta a água para os injectores a uma pressão de dez bar, pelo que o volume apropriado é fornecido dependendo da carga, velocidade do motor e temperatura.
Isso garante que o consumo de água seja mantido num mínimo absoluto. Em ações rigorosas na pista de corrida, é sempre necessário reabastecer o abastecimento de água sempre que o carro deva reabastecer. Durante a operação normal, os intervalos entre recargas de água são consideravelmente mais longos, dependendo do estilo de condução. Mesmo quando estiver a conduzir mais depressa na auto-estrada, só é necessário encher o recipiente de água aproximadamente a cada cinco paragens para reabastecimento. Para garantir que o sistema seja o mais adequado para o uso diário, não requer nenhuma manutenção adicional.
Por razões de segurança, o BMW M4 com injeção de água funciona com um diagnóstico automático sofisticado. Se o tanque de água estiver vazio ou partes do sistema falharem, medidas apropriadas serão tomadas para proteger a unidade de potência.
A pressão de sobrealimentação e o ponto de ignição são cancelados, permitindo assim o funcionamento contínuo do motor sem quaisquer restrições que não sejam um desempenho reduzido.
No entanto, uma vasta gama de medidas também garante a funcionalidade do sistema durante o funcionamento normal. Assim que o motor seja desligado, a água é transportada de volta da tubulação para o tanque, a fim de evitar que os componentes do sistema entre em congelamento em temperaturas negativas. O próprio tanque de água é à prova de gelo para os dias com temperatura abaixo dos zero graus.
