BMW залила воду в двигатель внутреннего сгорания

В рамках BMW Group Innovation Days 2015 немецкая компания

обновленный хэтчбек первой серии, с трехцилиндровым двигателем, оснащенным системой впрыска воды в цилиндры. Система позволяет снизить температуру внутри работающего двигателя и повысить эффективность его работы на малых и средних оборотах.

По оценкам BMW, из-за высокой теплоемкости воды ее испарение до водяного пара позволяет снизить температуру внутри работающего двигателя внутреннего сгорания на величину до 25 градусов. Вода для работы такого впрыска конденсируется системой кондиционирования воздуха из воздуха в салоне. Это дало возможность разработчикам нового хэтчбека повысить степень сжатия в цилиндрах с 9,5:1 до 11:1, что несколько увеличило его общий КПД.

Снижение температуры в работающих цилиндрах снизило скорость окислительных процессов, протекающих во впрыснутой туда топливовоздушной смеси непосредственно перед ее сгоранием. Из-за этого двигатель менее склонен к детонации на малых и средних оборотах и обеспечивает для таких режимов крутящий момент, на 10 процентов превышающий обычный. Согласно оценкам производителя, все это позволит снизить общий расход топлива нового автомобиля в среднем на восемь процентов. Запас воды хранится в теплоизолированном баке, где ей не грозит замерзание при низких температурах.

Впрыск воды в цилиндры – достаточно давняя практика. Из-за того, что октановое число топлива первых автомобилей было очень низким, снижение температуры внутри цилиндров было крайне важным, и ряд производителей в начале XX века (включая «Руссо-Балт») применяли воду для снижения склонности топливовоздушной смеси к детонации, изнашивающей двигатель и снижающей его КПД. Однако по мере внедрения тетраэтилсвинца, резко повышавшего октановое число (делавшего сгорание топлива более плавным), актуальность водного впрыска для автомобилей существенно снизилась. Правда, при этом он широко применялся в авиамоторах, особенно немецких Daimler-Benz 600-х серий, в годы Второй мировой устанавливавшихся на истребителях Bf. 109. Там воду впрыскивали в цилиндры вместе с метанолом, что позволяло достичь очень высоких степеней сжатия без возникновения детонации.

С 1970-х годов ситуация начала меняться. Тетраэтилсвинец стал вытесняться с рынка, а его заменители не позволяли наращивать октановое число без существенного роста затрат. Поэтому степень сжатия с 11:1 и даже 13:1 стала снижаться до 10:1, затрудняя дальнейший рост КПД бензиновых двигателей. Попытки решить проблему возвратом впрыска воды в цилиндры имели неоднозначные результаты. Пока мотор работал, температурный режим не позволял начаться коррозии, но в выключенной машине остатки воды в системе охлаждались и активно способствовали этому процессу. Чтобы решить эту проблему, в новой модели инженеры BMW использовали схему с эвакуацией остатков воды из шлангов, ведущих к двигателю, после выключения моторов.