Inyección de agua, a fondo: todos los secretos acerca de la inyección de agua del BMW M4 GTS

David Villarreal  |  @davidvillarreal  | 

Este año os hemos venido hablando largo y tendido acerca de la inyección de agua, desde que BMW planteó esta alternativa a modo de prototipo, hasta su confirmación oficial como una de las tecnologías que hace del BMW M4 GTS el M más radical hasta la fecha. No es una tecnología inédita, la inyección de agua en competición tiene sus años. Su aplicación en turismos de calle, en lo cual el BMW M4 GTS sí que sería pionero, no está exenta de importantes retos y muchas dudas (hasta Mercedes-Benz mira de reojo, y con cierto desdén, la decisión de BMW). Y es por eso que con la presentación del nuevo BMW M4 GTS nos fuimos directamente a empaparnos de los detalles técnicos que nos ha proporcionado la marca alemana. ¿Era posible alcanzar estos objetivos sin inyección de agua? ¿BMW nos está vendiendo agua, o humo? ¿Por qué tomaron esta decisión? Todo ello lo veremos a continuación. De momento quédate con un dato, el BMW M4 GTS ha incrementado su potencia en un 16%, hasta los 500 CV, y sigue consumiendo 8.3 litros/100 kilómetros (según homologación). ¿Es todo cuestión de consumos?

Piensa que tu objetivo es aumentar la potencia de un deportivo desde los 431 CV del BMW M4, hasta los 500 CV del BMW M4 GTS. Para abordar esta empresa puedes recurrir a diferentes soluciones. Puedes recurrir a un motor de mayor cilindrada, o puedes llevar al límite su sobrealimentación, buscar una mayor presión del turbo o utilizar turbocompresores más contundentes.

Es posible que el seis en línea de BMW ya estuviera cerca de esos límites, o que al menos se hubiera acercado a una barrera que BMW no quería traspasar. De ahí que, como ya os contaba mi compañero David Clavero, tirasen de archivo, abrieran el cajón de sastre, y pusieran sobre la mesa una solución que estaba ahí desde hace tiempo, pero que nadie había considerado conveniente aplicar en un deportivo de calle, la inyección de agua.

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BMW podría haber recurrido a otras soluciones, desde la hibridación o la mejora de los sistemas de sobrealimentación, hasta el empleo de un nuevo motor. Pero optaron por mejorar la combustión y hacerlo con una tecnología inédita en turismos fuera de los circuitos.

La solución más obvia, la que emplean prácticamente todos los fabricantes cuando de lo que se trata es de mejorar prestaciones, y no sacrificar los consumos, pasa por trabajar con el turbo. Esa ha sido la clave del downsizing de los motores modernos. Pero aún existe una solución más emocionante, cargada de retos técnicos, la de mejorar la combustión. Las condiciones térmicas del motor dictan unos límites que es muy complicado superar. Incluso pequeñas mejoras, exigen soluciones técnicas muy complejas, y en ocasiones un proceso de investigación y desarrollo realmente tedioso.

BMW decidió mejorar esa combustión, y aproximarse a esos límites del rendimiento térmico de su seis en línea sobrealimentado. Aumentar la carga de un motor turboalimentado por partida doble, con dos turbo Mono-Scroll; con una relación de compresión alta (10,2:1); y capaz de funcionar con gasolinas de bajo octanaje (a partir de 95 octanos); significa aproximarte a la barrera de la autodetonación (o autoencendido), una combustión incontrolada que puede minar tu rendimiento o, en el peor de los casos, destrozar el motor de tu coche. La electrónica permite un control preciso de esta autodetonación, pero para alcanzar las prestaciones que buscaba el equipo de BMW M GmbH era necesario un extra que garantizase que este motor puede funcionar con un rendimiento tan elevado, y cargas muy altas, en cualquier circunstancia.

Y la solución la hallaron en la inyección de agua, que de paso era una tecnología excelente para escenificar la transferencia tecnológica que se produce entre la competición y deportivos y turismos de calle. Tras estrenarlo en el BMW M4 utilizado como safety-car en MotoGP, la inyección de agua se estrena en el BMW M4 GTS.

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La función principal del aire es enfriar el aire que aspira el motor. Con su sistema de inyección de agua BMW consigue rebajar su temperatura aproximadamente 25º.

¿Por qué agua? Recuerda que estamos hablando del rendimiento térmico de un motor y el agua tiene una propiedad muy interesante, la de extraer energía del entorno que rodea a cada gota y disiparla al evaporarse. No pienses en un torrente líquido, ni en un chorro constante, el agua llega al colector del módulo de aspiración como una fina neblina que hace que el aire aspirado se enfríe. Esto es realmente interesante en un motor con turbo como el seis en línea del BMW M4. Pensad que el aire de aspiración llega a calentarse a temperaturas de hasta 160º, aunque jugando con un buen sistema de refrigeración, un intercooler, esa temperatura puede bajarse hasta los 70º.

La fina neblina en el colector hace que la temperatura del aire aspirado descienda en aproximadamente 25º. Gracias a esta solución habremos conseguido que el motor alcance un grado de eficiencia realmente alto, aumentando el avance de la chispa, disminuyendo la temperatura máxima - que a su vez permite exprimir aún más los límites del bloque - y evitando el riesgo de autoencendido.

No es el único efecto beneficioso de esta técnica. La mayor densidad del aire garantiza un mayor contenido de oxígeno en las cámaras de combustión, y una presión media mayor que también redunda en un mejor aprovechamiento de la potencia y el par en todo el rango de revoluciones. Al reducirse la temperatura media de servicio, el motor también está sujeto a un menor estrés térmico, lo que en última instancia debería alargar la vida de los componentes del motor.

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El BMW M4 GTS ha visto incrementada su potencia en 69 CV (+16%) con respecto al M4, pero su consumo y sus emisiones oficiales son exactamente las mismas.

Las cifras del BMW M4 GTS son realmente importantes. Fijémonos en los 500 CV que desarrolla BMW con este motor de seis cilindros en línea, a 6.250 rpm, frente a los 431 CV que desarrolla un BMW M4 entre 5.500 y 7.300 rpm. El par máximo también aumenta a 600 Nm entre 4.000 y 5.000 rpm, frente a los 550 Nm entre 1.850 y 5.500 rpm del M4. En las gráficas superiores puede apreciarse la curva de par y potencia del BMW M4 (izquierda) y del BMW M4 GTS con inyección de agua (derecha).

En cuanto a consumos, el BMW M4 GTS - que empleará un cambio automático de doble embrague - homologa exactamente las mismas cifras que el BMW M4 con cambio automático, pese a haber aumentado su potencia en casi 69 CV. Hablamos de 8,3 litros/100 kilómetros en ciclo mixto, de 6,7 litros/100 kilómetros en ciclo interurbano y de 11,1 litros/100 kilómetros en ciclo urbano. Este motor también cumple con la normativa Euro VI, por supuesto, y sus emisiones también se mantienen en 194 g/km de CO2.

¿Cómo se produce la inyección de agua? BMW M GmbH ha utilizado tres válvulas de inyección en el colector de aire, cada una de las cuales se encarga de dos cilindros del motor. De manera que la distribución se produzca de manera homogénea y respetando la geometría del sistema.

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El depósito de agua, de 5 litros, está bajo el maletero y ha de ser rellenado por su conductor al menos una vez cada cinco repostajes. En conducción muy exigente, en circuito, deberemos rellenarlo cada vez que repostemos gasolina.

Pero a continuación llegan los retos a los que se enfrenta un sistema de inyección de agua.

El dispositivo requiere un depósito de agua de cinco litros, así como una bomba, sensores, y válvulas, que se han instalado bajo el maletero. El agua llega a los inyectores con una presión de aproximadamente 10 bares, y la distribución ya depende de la carga del motor, las revoluciones y la temperatura. Es decir, existe una política de consumo de agua para que este no exceda lo necesario. Aunque en los últimos meses BMW había dejado caer que ese agua podría obtenerse de la condensación de los compresores e intercambiadores del equipo de aire acondicionado, finalmente será el usuario el que tenga la responsabilidad de rellenar el depósito de agua en función de las necesidades del sistema.

BMW ha previsto que, en circunstancias de funcionamiento normal, rellenemos 5 litros de agua una vez cada cinco repostajes. Haciendo la cuenta de la vieja, calculamos que habrá que rellenar el depósito cada 3.500 kilómetros. Pero esta métrica realmente es muy variable, el consumo de agua puede variar mucho dependiendo del uso que hagamos. No será lo mismo conducir en autopista a velocidades legales, que hacerlo en ciudad, o incluso en circuito.

De hecho, BMW comenta que han previsto que en un uso muy intenso, en las condiciones más duras que puede afrontar un BMW M4 GTS, que serían las de pilotarlo en circuito, el depósito de agua deba rellenarse cada vez que repostemos (y no más). Es decir, si vamos a conducir en circuito o someter a nuestro M4 GTS a una conducción muy extrema, debemos acordarnos de rellenar el depósito de gasolina y hacer lo propio con el depósito de agua.

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Si el M4 GTS agota el agua de su depósito, comenzará a trabajar en un modo de seguridad en el que perderá potencia (intuimos que sus prestaciones quedarán limitadas a las de un M4 normal, o algo menos), pero seguirá siendo funcional.

¿Y qué sucede si el sistema de inyección de agua se queda sin líquido?

Aunque a priori el sistema de inyección de agua no requiere de mantenimiento alguno, hemos de ser conscientes de la máquina que tenemos entre nuestras manos y de los requisitos especiales que tiene, como rellenar su depósito. Si no lo hiciéramos, el depósito de agua se agotaría y, para proteger el motor, el sistema de diagnóstico del BMW M4 GTS nos avisaría de la eventualidad y activaría determinadas funciones para evitar daños graves.

En una situación como esta, la presión del turbo se reduciría, el momento de encendido se retrasaría y el coche seguiría funcionando perfectamente, aunque con una potencia ligeramente reducida. Incluso con un funcionamiento normal, el sistema de inyección de agua cuenta con un protocolo de actuación para protegerse, como asegurarse de que el agua contenido en las tuberías regresa al depósito, para evitar problemas de congelación si las temperaturas exteriores son muy bajas. El depósito de agua, por otro lado, está protegido convenientemente para evitar riesgo de congelación.

Como ves, el sistema de inyección de agua es increíble, pero también muy complejo.

Todos los inconvenientes que ha tenido que resolver BMW son probablemente la razón por la cual otros fabricantes han tenido, y siguen teniendo, reticencias para apostar por esta tecnología en deportivos de calle, como ya vimos con Mercedes-Benz. Por otro lado, la peculiaridad de su funcionamiento

Fuente: BMW
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El Serie 4 Coupé es la versión de 2 puertas del BMW Serie 3. Es más caro, deportivo y exclusivo, aunque algo menos práctico sin las puertas traseras.

Ver todos los comentarios 7
  • Alberto Piqueras Ramos

    Pues no deja de ser fascinante, con el mismo motor de 3 litros llegar ahora a los 500 cv, lo cual determina 166 cv/litro de desplazamiento.
    Habrá que esperar para verlo funcionar en condiciones cotidianas y cuan complejo resulta. No obstante las prestaciones serán más interesante,
    sin lugar a dudas, de lo contrario; ¿ para que meterse a complicarse la vida ?.

    Saludos.

    • sergi

      esto es un gran paso para eliminar el petroleo y empezar a utilizar agua de carburante en los motores

      • Darikson

        Esto no tiene nada que ver con el agua como carburante...

  • jose manuel cordero de jesus

    Esto es una maravilla y los ingenieros de BMW saben lo que hacen,me impresiona que con 500 caballitos de fuerza, tenga el mismo consumo de combustible que el M4 de serie y lo del embase de agua eso es lo de menos, yo creo que no hay que poner tanto enfasis en ello... Mercedes tiene que estar a estas alturas de juego jalandose las creñas, se quedara carva!!!!!

    • Darikson

      Tiene el mismo porque la variacion de peso es mínima, y porque en el ciclo de homologación no se aprovechan ni 150, con lo cual cualquier coche potente con turbo tiene unos consumos homologados de risa...

  • Sentido

    Me parece que de un sistema tan antiguo haceis una película flipante!!!, creo que lo sabeis pero como tantos artículos teneis que rellenar ... El M4 ya da de serie 450 cv reales y con filtros de algodón y con un escape tipo Akrapovic, como el que tiene el GTS, llega a 480 cv (hemeroteca) ... Esta vez BMW vende humo, el motor S55 en tan bueno que la inyección de agua es únicamente un argumento para vender una serie limitada de M4 a un precio más alto ... no creo ni siquiera que bajar la temperatura del aire de admisión mejore sustacialmente la fiabilidad de este fabuloso motor, principal argumento de la inyección de agua por lo que no se usa ya no se precisa en los vehículos de calle ...

  • Arbe

    Y en caso de un inyector quede abierto por avería y en vez de soltar una niebla suelte h2O en estado líquido supongo que la avería será una rotura inminente de todo el sistema!!! O también han pensado en ello???