Avec l’injection directe d’eau pour moteurs à essence suralimentés par turbocompresseur, BMW Group cherche à perfectionner les moteurs classiques. L’apport d’eau, dosé avec précision, dans les chambres de combustion du moteur permet d’obtenir un effet de refroidissement de la combustion. Cette injection directe d’eau permet d’augmenter la puissance et le couple tout en réduisant la consommation et en optimisant les émissions, surtout lorsque la puissance demandée par le conducteur est élevée.

Sur la BMW M4 MotoGP Safety Car, l’injection directe d’eau est mise en oeuvre pour la toute première fois sur un moteur moderne issu de BMW Group. Cette variante de la voiture de sport hautes performances conçue par la société BMW M GmbH comme voiture de sécurité pour les courses de la « catégorie reine » des compétitions moto est animée par un six cylindres en ligne à technologie M TwinPower Turbo, qui délivre une puissance de 317 kW (431 ch.) et un couple maximal de 550 Nm sur la BMW M4 de série (consommation en cycle mixte : 8,8 à 8,3 l/100 km ; émissions de CO2 en cycle mixte : 204 à 194 g/km). Grâce à l’injection d’eau, la BMW M4 MotoGP Safety Car gagne en puissance, en couple et en efficience pour ses missions sur circuit.

Cette technologie innovante est étrennée dans le cadre des Journées de l’innovation BMW Group 2015 sur le prototype d’un modèle de la marque BMW. L’eau, sur le trois cylindres essence de la toute dernière génération équipant ce prototype, n’est pas seulement injectée dans le répartiteur d’admission, mais surtout directement dans la chambre de combustion. L’injection directe d’eau confère à ce moteur, présenté sur le prototype décliné de la BMW Série 1 cinq portes, un rapport optimisé entre plaisir de conduire et consommation, dans l’esprit d’Efficient Dynamics.

Le refroidissement de la combustion permet un gain de puissance atteignant 10 pour cent et une baisse de la consommation atteignant 8 pour cent au quotidien. L’injection directe d’eau permet d’exploiter encore mieux le potentiel inhérent à la suralimentation par turbocompresseur. L’eau injectée sous forme de fine brume retire de l’énergie à son environnement lorsqu’elle s’évapore, la température de combustion dans le moteur baisse alors d’environ 25° Celsius.

Cet effet de refroidissement se traduit par une augmentation sensible du rendement et a d’autres répercussions positives sur la combustion, surtout à pleine charge :

• Efficience : le refroidissement à l’aide d’injection directe d’eau permet de renoncer à une injection de carburant supplémentaire pour abaisser la température d’échappement dans les plages de charge élevée ; le mélange air/carburant homogène et le rendement accru sous pleine charge se traduisent par une réduction de la consommation pouvant atteindre 8 pour cent dans la circulation quotidienne.
• Émissions : les températures plus basses du cycle réduisent la production de substances polluantes telles que les NOx.
• Tendance réduite au cliquetis : le risque d’une combustion incontrôlée (appelée cliquetis) diminue grâce à la réduction de la température.
• Rapport volumétrique supérieur : la tendance réduite au cliquetis permet de porter le rapport volumétrique du trois cylindres présenté sur le prototype de 9,5 / 1 à 11,0 / 1 ; d’où un rendement optimisé même sous charge partielle.
• Dynamisme : l’avance à l’allumage étant augmentée et la pression de suralimentation accrue, la puissance du moteur ainsi que son couple peuvent augmenter de près de 10 pour cent.
• Compatibilité des carburants : rendement optimisé aussi en cas d’utilisation d’un carburant affichant un faible indice d’octane (RON 95) ; les moteurs turbocompressés à injection directe d’eau peuvent donc être déployés à l’échelle mondiale.
• Sollicitation thermique : l’effet de refroidissement réduit l’impact de la température sur les pistons, les soupapes, le pot catalytique et le turbocompresseur.

Les répercussions positives du refroidissement par injection directe d’eau peuvent être mises à profit de différentes manières. En fonction du concept de motorisation, il est ainsi possible d’optimiser, au choix, la puissance ou la consommation.

Production d’eau à bord pour alimenter le système d’injection directe d’eau

Pour alimenter le système d’injection d’eau, la BMW M4 MotoGP Safety Car dispose d’un réservoir de 5 litres logé dans le coffre à bagages. Dans les conditions rudes sur circuit, où la voiture roule souvent sous pleine charge, ce réservoir est rempli à chaque fois que la voiture fait le plein d’essence.

Sur l’injection directe d’eau présentée aujourd’hui et destinée à une future automobile de série, le client n’a pas besoin de refaire le plein d’eau dans l’utilisation quotidienne de sa voiture. Mis à part dans des conditions climatiques exceptionnelles, la production d’eau à bord est suffisante pour que le système fonctionne en totale autonomie.

L’eau résultant de la condensation dans le système de climatisation est recueillie et utilisée pour l’injection directe d’eau dans le moteur.

À chaque fois que le moteur est coupé, l’eau est refoulée des conduites vers le réservoir pour éviter le givrage des composants du système lorsque la température ambiante passe en dessous de zéro ainsi que la corrosion du moteur. Le réservoir d’eau est logé dans une position protégée contre le gel.

Source: BMW

Romain’s opinion:

Je me demande juste comment il est possible de récupérer l’eau condensée provenant de la climatisation en hiver lorsque celle-ci n’est pas activée.