Onderwerpen:
- Algemeen
- Werking waterinjectie
Algemeen:
Motoren moeten vanzelfsprekend gekoeld worden. De benzinebrandstof in een benzinemotor zorgt ook voor koeling. Bij hogere motorbelasting wordt het mengsel verrijkt. Er is dan een overmaat aan brandstof, wat er onder anderen voor zorgt dat de verbrandingsruimte (de cilinder) van binnenuit af gekoeld wordt. Dat komt doordat de benzine extra warmte opneemt bij de verdamping. Dit helpt om detonatie tegen te gaan, waarbij de brandstof ongecontroleerd ontbrandt door de hoge temperatuur van de motoronderdelen.
Het injecteren van water in de cilinder zorgt ook voor het koelen van de onderdelen in de verbrandingsruimte. Als een motor uitgerust is met waterinjectie, hoeft er dus geen extra brandstof meer ingespoten te worden om voor de koeling te zorgen; dit resulteert dus in een lager brandstofverbruik én in meer motorvermogen.
Het water bij waterinjectie wordt dus niet gebruikt als brandstof, zoals bij waterstof wel het geval is. Deze technieken moeten niet met elkaar worden verward!
Werking waterinjectie:
De waterinjector kan in de cilinderkop of in het inlaatspruitstuk van een benzinemotor gemonteerd zijn. Dit kan zowel bij het inspuiten van benzinebrandstof als het vloeibaar of gasvormig inspuiten van waterstof dat als brandstof gebruikt wordt. De waterinjector dient zich zo dicht mogelijk bij de inlaatklep te bevinden.
Wanneer extra koeling in de verbrandingsruimte gewenst is, wordt de waterinjector door de ECU aangestuurd. Dit zal gebeuren wanneer er vermogen gevraagd wordt (zoals bij het accelereren of het rijden van hoge snelheden) en er gevaar voor pingelen aanwezig is. Daarom wordt waterinjectie ook wel de “antidetonatieinjectie” genoemd. Bij auto’s waar alleen RON98 getankt mag worden, kan waterinjectie ook een oplossing zijn om RON95 te kunnen tanken, omdat de waterdamp de detonatieverschijnselen voorkomt.
Een externe waterpomp zorgt voor de waterdruk in de leiding van de injector. Op het moment dat de injector door de ECU aangestuurd wordt, zal deze openen en zal er een waternevel ingespoten worden. De waternevel wordt voor de inlaatklep vermengd met de binnenstromende lucht in de verbrandingsruimte. De kleine waterdruppeltjes verdampen direct en nemen een deel van de warmte op die in de verbrandingsruimte aanwezig is.
De ontstane waterdamp verdwijnt in de uitlaat. Omdat de hoeveelheid ingespoten water minimaal is, zijn er ook geen gevaren voor roest of oxidatie van de motoronderdelen. Het waterreservoir zal periodiek moeten worden gevuld met gedestilleerd water.
In de onderstaande afbeelding is de waterinjector in de cilinderkop geplaatst.
Het motorvermogen neemt ook toe bij het gebruik van waterinjectie. Een hogere laaddruk van de turbo en een vroegere ontsteking zijn mogelijk zonder dat er gevaar is voor detonatie.
Het vermogen van bijvoorbeeld de BMW M4 GTS neemt met waterinjectie met maarliefst 37kW toe. Dat is een vermogenswinst van ongeveer 10% ten opzichte van de “standaard M4”. Dit is gepaard met een brandstofbesparing tot 13% in de situatie waar een rijk mengsel gewenst is; bij het accelereren en het rijden met hoge snelheden.
De motor kan ook probleemloos zonder waterinjectie draaien. Echter, de maximale prestaties kunnen niet worden behaald omdat er dan een gebrek aan koeling is. Zonder het gebruik van waterinjectie zal er dus een beperking van het motorvermogen zijn.
