BMW M4 Moto GP Safety Car: la novità è nell’acqua

In BMW scoprono l’acqua…o meglio delle vaporizzazioni di acqua distillata all’interno del condotto di aspirazione: l’acqua finemente nebulizzata abbassa la temperatura dell’aria aspirata aumentandone quindi la densità e quindi la potenza della macchina (maggiore portata massica). In questo modo si recuperano diversi kW di potenza in caso di temperature esterne molto elevate.
Pratica non nuova in ambito industriale (fogging) e nell’aeronautica militare e non; neanche estranea al mondo delle competizioni, ma BMW ha avuto la volontà di industrializzare un sistema che debutterà sui prossimi modelli Motorsport e lo fa con la nuova BMW M4 per il MotoGP in veste di Safety Car.

Era il 1999 quando l’organizzatore Dorna Sport ha utilizzato per la prima volta una BMW M come Safety Car e tale collaborazione è stata estesa fino al 2020: mica male per il colosso bavarese.

Useremo questa tecnologia nella nuova BMW M4 MotoGP Safety Car per la stagione 2015 per la prima volta. Quando si tratta di rafforzare la propria posizione da leader in un campo di competizioni ad alte prestazioni, la tecnologia raccolta dal mondo del motorsport e le innovative idee che ne conseguono sono indispensabili. Proprio per questo motivo la M è la “lettera più potente del mondo” per fascino e tecnologia. La nuova iniezione di acqua è solo un esempio di cosa si potrà realizzare. Oltre alle irrinunciabili doti di guida e di prestazioni che le nostre automobili sono in grado di esprimere, sia in pista o nelle strade di tutti i giorni.
Milioni di fan in tutto il mondo sono affascinati dalla MotoGP. Pertanto, ci offre una straordinaria opportunità per presentare il nostro marchio, le tecnologie annesse ed i prodotti ad un pubblico internazionale, che è entusiasta delle competizioni. Oltre a fornire una flotta di Safety Car con i più recenti modelli ad alte prestazioni BMW M, il nostro impegno per la MotoGP comprende anche molte altre attività. Il BMW M Award, che è stato presentato per la prima volta nel 2003, è un riconoscimento molto ambito tra i primi motociclisti di tutto il mondo. L’esperienza BMW M MotoGP ed i nostri esperti BMW M MotoGP ci permettono di offrire ai nostri ospiti un indimenticabile week-end di gare, con uno sguardo esclusivo in quello che succede dietro le quinte. Come se non bastasse, i fan nei circuiti di tutto il mondo hanno la possibilità di scoprire il vasto mondo Motorsport da vicino.

L’iniezione d’acqua

Le prestazioni ottenibili da un motore a combustione sono limitate da diversi fattori, tra cui la temperatura di processo nella camera di combustione. Se si supera questa temperatura, il risultato è combustione incontrollata (knocking) e quindi una perdita di prestazioni e, nel caso peggiore, costosi danni al motore. Ciò è particolarmente importante quando il motore è sovralimentato, quando l’aria di aspirazione è già riscaldata intensamente dal compressore del turbocompressore.
Un intercooler fa in modo di abbattere le temperature se necessario, ma anche questo ha dei limiti fisici. A seconda del design e delle dimensioni del sistema di raffreddamento e dell’aerodinamica della vettura, l’aria di aspirazione raggiunge temperature che sono appena al di sotto delle temperature massime consentite. Aumentare la pressione di sovralimentazione supererebbe il limite di battito in test e non è quindi uno strumento efficace per aumentare le prestazioni.
BMW M Division ha una soluzione: iniettare acqua nebulizzata nel collettore di aspirazione in modo da ridurre nuovamente e significativamente la temperatura dell’aria di combustione.
La temperatura dell’aria che arriva così dall’intercooler è maggiormente raffreddata riducendo così la possibilità di battito in testa, rendendo possibile portare il punto di innesco  della scintilla più avanti e quindi più vicino al valore ottimale. Ciò rende il processo di combustione più efficace ed allo stesso tempo riduce la temperatura di combustione. D’altra parte, l’aria fresca ha una densità maggiore che aumenta il contenuto di ossigeno nella camera di combustione. Ciò si traduce in una pressione media superiore durante il processo di combustione ed a sua volta ottimizza le prestazioni e la coppia. Infine, il raffreddamento interno efficace della camera di combustione riduce la deformazione termica su numerosi componenti. Questo non solo impedisce danni a pistoni, valvole di scarico e catalizzatori, ma riduce anche la tensione sul turbocompressore, sottoposto ad abbassare le temperature di scarico. Le temperature di processo inferiori riducono anche la formazione di sostanze pericolose, in particolare l’ossido di azoto (NOx) . Iniezione dell’acqua migliora, di conseguenza, notevolmente l’efficacia del motore. Usando l’iniezione di acqua per aumentare il limite di battito in testa, aiuta anche a risolvere sostanzialmente un conflitto nella progettazione motori ad alte prestazioni: coadiuvare prestazioni e consumo che non sono determinate solamente dal rapporto di compressione. Questo vale anche, in particolare, per i motori turbo come il 6 cilindri in linea BMW M TwinPower Turbo.
Grazie ad un elevato rapporto di compressione, questo motore è altamente efficiente e vanta bassi consumi, specialmente nel campo di carico parziale. Tuttavia, il rapporto di compressione massimo è limitato dalla tendenza al battito in testa quando utilizzato ad alti carichi.
L’iniezione d’acqua è anche estremamente vantaggioso qui, in quanto riduce la tendenza per il motore a battere, mentre allo stesso tempo consente di aumentare il rapporto di compressione.
In questo modo, il motore turbo può raggiungere prestazioni ottimali in una vasta gamma di punti operativi.
Gli ingegneri della BMW M Division hanno optato per un layout con tre valvole di iniezione nel plenum della camera di aspirazione, ogni iniettore serve due di sei cilindri del motore.
Questa soluzione garantisce una distribuzione molto equa e consente inoltre al sistema di essere progettato in modo compatto. Situato nel bagagliaio della BMW M4 MotoGP Safety Car è un serbatoio di acqua con un volume lordo di circa cinque litri, che ospita la pompa dell’acqua, sensori e valvole.
Il sistema di pompa è completa di sensori ed elementi attuatori, sono controllati dall’elettronica del motore, che sono stati aggiornati di conseguenza. In pratica, la pompa alimenta gli iniettori ad una pressione di dieci bar, il cui volume di iniezione è fornito in funzione del carico, della velocità del motore e della temperatura. Questo assicura che il consumo di acqua sia ridotto al minimo.
In azione sulla pista, è sempre necessario riempire il serbatoio di acqua ogni volta che la macchina deve fare rifornimento. Durante il funzionamento normale, gli intervalli tra le ricariche acqua sono notevolmente più lungo, a seconda dello stile di guida. Anche quando si guida veloce in autostrada, è solo necessario riempire il contenitore dell’acqua all’incirca ogni cinque soste per rifornimento. Per assicurare che il sistema sia adatto per uso quotidiano, non richiede alcuna manutenzione aggiuntiva. Per motivi di sicurezza, l’acqua BMW M, iniezione lavora con un sofisticato sistema di diagnosi automatica.
Se il serbatoio dell’acqua è vuoto o parti del sistema hanno dato problemi, saranno prese misure adeguate per proteggere il propulsore. La pressione di sovralimentazione ed il punto di accensione raggiunte con l’iniezione d’acqua vengono annullate, permettendo così continuità di funzionamento del motore, senza alcuna restrizione sulle prestazioni. Tuttavia, una vasta gamma di misure garantisce anche la funzionalità del sistema durante il normale funzionamento. Dopo che il motore è stato spento, l’acqua viene trasportata indietro dalla tubazione al serbatoio, in modo da evitare che i componenti del sistema di congelino a temperature al di sotto dello zero.
Il serbatoio d’acqua stesso è schermato contro il gelo.