BMW M4 injection d’eau. Comment cela fonctionne

Système installé sur la BMW M4 de MotoGP,

                                                  Moteur (BSM) M4

Les niveaux d’antipollution que doivent atteindre les fabricants de moteurs pour leur homologation postérieure mènent à des solutions techniques spectaculaires.


Une des limites du moteur à combustion est la température de la chambre de combustion. Il se produit divers problèmes si sa limite est dépassée.
L’injection d’eau dans le collecteur d’admission est une des dernières solutions en plein essor dans les moteurs à hautes prestations. Plus concrètement, BMW semble décidée à l’installer sur ses modèles ultra sportifs de ville. Ce n’est pas une solution actuelle, mais jusqu’à présent elle n’avait été développée qu’en compétition, Ford Focus WRC par exemple, dans le but d’obtenir de meilleures performances.

Quand de hautes prestations sont exigées d'un moteur turbo-alimenté, les gaz d’échappement, dans le turbo, augmentent de manière exponentielle sa température, et chauffent excessivement l’air d’admission qui en sort.
Quand de hautes prestations sont exigées d'un moteur turbo-alimenté, les gaz d’échappement, dans le turbo, augmentent de manière exponentielle sa température, et chauffent excessivement l’air d’admission qui en sort.

L’échangeur ne suffit pas pour résoudre cette hausse de température qui peut provoquer des détonations dans le moteur, limitant ainsi la compression. La température excessive de la chambre de combustion augmente également les NOx ainsi que le stress des pièces mécaniques faisant partie de ce jeu : pistons, soupapes, etc.

Une des solutions est l’injection de gouttelettes d’eau dans le collecteur d’admission, plus concrètement dans la M4 de BMW qui dispose de trois injecteurs refroidissant l’air d’entrée dans la chambre de combustion. La vaporisation de cette eau réduit la température de l’air qui circule par le collecteur, ce qui permet d’atteindre plusieurs objectifs :
NOx : est un gaz nocif pour la santé. Son augmentation est directement proportionnelle à la hausse de température de la chambre de combustion. Ceci est dû à la combustion de carburant contenant un taux de carbone élevé aux hautes températures de la chambre.

Détonations qui limitent le rendement. Refroidir l’air permet d’augmenter la relation de compression et le point d’allumage sans risque mécanique, ce qui améliore les performances du moteur.

Oxygène : avec des températures d’admission inférieures, la densité de l’air augmente et contient plus d’oxygène, obtenant ainsi une pression moyenne plus élevée dans la combustion, ce qui améliore le rendement et le couple moteur.

Stress : réduction du stress causé par la température des composants faisant partie de la combustion (pistons, soupapes d’échappement, catalyseurs et le turbo lui-même).

Réduction de la consommation : lorsque la chambre est plus froide, chaque quantité injectée est mieux employée, leur durée et leur nombre peuvent être réduits tout en obtenant un meilleur rendement.

Le système est formé de :

Un réservoir d’eau dans le coffre (1), en théorie de 5L à remplir à chaque plein.

Une pompe à filtre (2) qui conduit l’eau sous pression jusqu’aux injecteurs du collecteur d’admission.

Trois injecteurs (3), un tous les deux cylindres.

Un collecteur adapté au système. 


Détonations qui limitent le rendement. Refroidir l’air permet d’augmenter la relation de compression et le point d’allumage sans risque mécanique, ce qui améliore les performances du moteur.
Oxygène : avec des températures d’admission inférieures, la densité de l’air augmente et contient plus d’oxygène, obtenant ainsi une pression moyenne plus élevée dans la combustion, ce qui améliore le rendement et le couple moteur.
Stress : réduction du stress causé par la température des composants faisant partie de la combustion (pistons, soupapes d’échappement, catalyseurs et le turbo lui-même).
Réduction de la consommation : lorsque la chambre est plus froide, chaque quantité injectée est mieux employée, leur durée et leur nombre peuvent être réduits tout en obtenant un meilleur rendement.
Le système est formé de :Un réservoir d’eau dans le coffre (1), en théorie de 5L à remplir à chaque plein.Une pompe à filtre (2) qui conduit l’eau sous pression jusqu’aux injecteurs du collecteur d’admission.Trois injecteurs (3), un tous les deux cylindres.Un collecteur adapté au système. 

                                                           Système Moteur

Position des injecteurs dans le collecteur d’admission.

                                       Injecteurs dans le collecteur d´admission

Le moteur étant en fonctionnement jusqu’à des charges moyennes, l’augmentation de la température de l’air d’admission due au chauffage du turbo est absorbée par l’échangeur

                                                      Section du moteur

Lorsque le moteur fonctionne déjà à des charges élevées et à un nombre de tours élevé, les gaz d’échappement augmentent leur température dans le turbo, affectant les gaz d’admission et produisant les inconvénients mentionnés ci-dessus.

L’injection d’eau diminue la température de l’air d’admission ainsi que celle de la chambre de combustion avec les avantages correspondants.

                                           Détail del´injection d´eau

Pensez-vous que l’arrivée du turbo électrique, qui semble imminente, serait également une excellente solution contre les problèmes décrits ?