¿Hasta dónde pueden llegar los diésel? El nuevo súper-diésel de BMW ya es oficial, con seis cilindros en línea, cuatro turbos, y 400 CV de potencia para llevar las prestaciones de los diésel de BMW a un nuevo nivel. Estos días os presentábamos al BMW 750d xDrive 2016, el primer modelo que empleará este nuevo motor con varias premisas: ofrecer potencia, buenas prestaciones y respuesta, unos consumos contenidos, y una autonomía muy elevada. ¿Pero cuáles son los secretos del nuevo súper-diésel? ¿Por qué es mejor emplear cuatro turbos, que tres y que dos?
¿Por qué cuatro turbos?
Si en algo estamos insistiendo, desde que BMW presentase su diésel con tres turbos, y desde que tuviéramos conocimiento de este nuevo diésel de cuatro turbos, es precisamente en que el aumento del número de turbos no se debe únicamente a la mejora de la potencia específica del motor diésel de seis cilindros en línea y 3.0 litros de desplazamiento de BMW.
El problema del turbo está en que su funcionamiento depende de la presión de los gases de escape y, como consecuencia de ello, de la carga del motor. Un motor puede obtener un rendimiento excelente con una turbina de gran tamaño, que sea capaz de introducir en los cilindros un volumen mayor de aire, y a mayor presión. El gran problema lo encontramos en que para hacer girar una turbina de mayor tamaño también es necesaria una mayor presión en los gases de escape y el retardo, el tiempo en que esta turbina alcanza su máximo régimen de giro, aumenta.
¿Cómo podemos resolver el problema? Entre las soluciones existentes nos encontramos con los compresores eléctricos, las turbinas de geometría variable, y utilizar varios turbos, con diferentes etapas, para que cada uno trabaje en el momento adecuado. Este diésel de BMW combina precisamente estas dos soluciones, la de la geometría variable y la de la sobrealimentación por turbos en varias etapas.
¿Cómo trabajan los cuatro turbos del nuevo diésel de BMW?
Estamos de acuerdo, por lo tanto, que queremos al menos un turbo que gire rápido, y sin necesidad de una alta presión de los gases de escape, y un turbo que inexorablemente tardará más tiempo en girar, y requerirá que los gases de escape alcancen una presión alta, pero gracias al cual cubriremos la parte media y alta del cuentarrevoluciones. Esa es la base de la tecnología del nuevo diésel de BMW, y la razón por la cual han optado por nada más y nada menos que cuatro turbos. Un sistema de sobrealimentación en varias etapas, que en este caso trabaja con cuatro turbos perfectamente sincronizados.
En condiciones normales, nos encontraremos con dos turbos de baja presión en permanente funcionamiento. Esta es la gran novedad de este motor con respecto al diésel de tres turbos que BMW comercializaba hasta la fecha. Antes nos encontrábamos con una turbina de gran tamaño trabajando a medio régimen, que ahora ha sido sustituida por dos turbos más compactos, y con una respuesta más rápida, que hacen que este diésel ofrezca una entrega más contundente a un régimen de revoluciones más bajo.
A bajo régimen, también nos encontramos con uno de los turbos de alta presión, y turbina de baja inercia, en permanente funcionamiento. Este turbo es capaz de alcanzar su máximo régimen de giro muy rápido, gracias a su turbina de baja inercia, y a la geometría variable de la turbina. De hecho, si pisamos a fondo el acelerador a un régimen de revoluciones muy bajo, se cerrará la válvula de los turbos de baja presión para que toda la presión de los gases de escape se dirija a este turbo de alta presión, para conseguir una respuesta inmediata.
A un régimen más alto, y a partir de las 2.500 rpm, entra en funcionamiento en segundo turbo de alta presión, y geometría variable, que contribuye a cubrir la entrega que requeriremos a régimen medio y alto.
En el vídeo superior vemos el funcionamiento del motor diésel de tres turbos que hasta ahora había utilizado BMW. Motor que será sustituido por el nuevo diésel de tres turbos.
¿Por qué es mejor emplear cuatro turbos, que tres turbos, y que dos turbos?
Emplear un sistema de dos turbos secuenciales ya aporta grandes ventajas, como veíamos anteriormente. La gran ventaja está en que el primer turbo, de baja inercia, es capaz de girar muy rápido, hasta que la presión de los gases de escape es suficiente para hacer girar una turbina de gran tamaño de un segundo turbo para cubrir la sobrealimentación a regímenes medios y altos.
Con un tercer turbo, BMW conseguía mejorar la respuesta en bajas, y la entrega en altas, con un turbo de baja inercia trabajando a bajo régimen, un turbo de gran tamaño trabajando a medio régimen, y un segundo turbo de baja inercia trabajando a regímenes más altos.
La gran ventaja de un cuatro turbo está en haber sustituido el turbo de gran tamaño que funcionaba a medio régimen por dos turbos más compactos, que ahora trabajan en todo el régimen de revoluciones, salvo si aceleramos a fondo a un régimen bajo de revoluciones, situación en la cual una válvula cierra el acceso de los gases de escape para dirigir toda la presión a un turbo de baja inercia, y geometría variable, y conseguir una respuesta inmediata.
¿De qué cifras estamos hablando?
El BMW Serie 750d 2016, el primer modelo que utilizará este motor, acelera de 0 a 100 km/h en 4,6 segundos. Es decir, es solo dos décimas más lento que un BMW 750i xDrive con motor V8 de gasolina y 450 CV de potencia.
Lo más impresionante, sin duda, es que a un régimen en el que cualquier diésel está prácticamente muerto, este motor consigue una entrega muy contundente. A solo 1.000 rpm el diésel de cuatro turbos de BMW entrega 450 Nm, y entre 2.000 y 3.000 rpm ya ha llegado al clímax, a 760 Nm. Este motor también entrega 400 CV a 4.400 rpm. Una cifra impresionante.
Detalle del nuevo motor de ocho cilindros, dos turbos, y un compresor eléctrico, del Audi SQ7.
¿Es la mejor solución, o la única?
Ni mucho menos la de BMW es la única solución disponible, ni tampoco, necesariamente, la mejor. Para conseguir una respuesta inmediata, Audi ya ha presentado el primer motor del mercado con un compresor eléctrico. Lo que aporta esta tecnología es precisamente una respuesta inmediata, con un sistema de compresión de gases basado en un motor eléctrico, y como consecuencia de ello independiente de la presión de los gases de escape, o la carga del motor. Ver Audi SQ7 TDI 2016. El problema lo encontramos en que este sistema requiere resolver algunos retos técnicos, como el de contar con una instalación eléctrica adecuada para hacer girar la turbina del compresor a 70.000 rpm (Audi ha optado por una instalación de 48 voltios) y garantizar su durabilidad y fiabilidad, lo cual en estos términos de rendimiento tampoco es nada sencillo.
También hemos visto como Volvo recurría a una solución interesante, la de combinar turbocompresores de turbina fija y geometría variable, con compresores volumétricos basados en sistemas de aire comprimido. El objetivo sigue siendo el mismo, entregar más potencia, pero sobre todo conseguir una entrega más alta a bajo régimen y una respuesta inmediata.
Más información en «La guerra de los sistemas Turbo: 5 tecnologías que podrás encontrar muy pronto bajot u capó».
¿Qué soluciones se han empleado para mejorar eficiencia y emisiones en este diésel de cuatro turbos?
En este nuevo motor diésel de cuatro turbos nos encontramos con otras diferencias con respecto al diésel de tres turbos al que sustituye. Se ha instalado un nuevo sistema de recirculación de gases para los turbos, tanto en la etapa de baja presión, como en la etapa de alta presión. El objetivo de este sistema es el de reducir los niveles de NOx que se emiten en la combustión, especialmente a regímenes altos. Esto ha requerido, entre otras cosas, el empleo de un sistema de refrigeración para el turbo independiente del empleado en el motor, con un sistema de intercambiadores de calores.
Este motor, por supuesto, cuenta con catalizador de NOx, y un filtro de partículas, pero también con un sistema de reducción de NOx basado en AdBlue.
Fuente: BMW
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