Injection d’eau

Optimiser la puissance en maîtrisant la température

Dans le domaine des motorisations hautes performances, le « knock » (ou détonation prématurée) représente un problème majeur qui limite la capacité d’un moteur à développer toute sa puissance. Le knock se produit lorsque le mélange air/carburant s’enflamme de manière incontrôlée avant le moment prévu par la bougie, entraînant usure accrue, voir une casse, des composants internes. Pour pallier ce phénomène sans recourir à un enrichissement excessif du mélange (qui limiterait la performance), certains constructeurs, comme BMW avec son M4 GTS F-series, ont opté pour l’injection d’eau.

Principe de l’injection d’eau

L’injection d’eau consiste à pulvériser, en une fine brume, de l’eau directement dans le collecteur d’admission ou dans la chambre de combustion. Lorsque l’eau se vaporise, elle absorbe une grande quantité de chaleur, ce qui réduit la température du mélange air/carburant. Ce refroidissement permet non seulement de repousser le seuil de détonation (knock), mais également de pouvoir avancer le calage d’allumage et d’augmenter la pression de suralimentation (boost). Sur la BMW M4 GTS, par exemple, ce système permet de faire passer le boost de 1, 19 bar à 1,49 bar – soit une augmentation d’environ 26 % – ce qui se traduit par une augmentation de la puissance de 431 à 500ch.

La mise en œuvre technique sur la BMW M4 GTS

Techniquement, le système d’injection d’eau de la M4 GTS se distingue par plusieurs aspects innovants. Trois injecteurs sont positionnés de manière stratégique sur le collecteur d’admission pour assurer une distribution homogène de la fine brume, optimisant ainsi le refroidissement de l’air comprimé. Un réservoir situé à l’arrière du véhicule fournit l’eau nécessaire. Cependant, pour éviter toute utilisation inappropriée, la cartographie du moteur empêche le développement de la pleine pression de boost lorsque la température extérieure est inférieure à 5°C. Cette limitation protège le système des risques liés à un refroidissement trop important. De plus, la pompe d’injection est réversible, ce qui permet de purger entièrement les lignes d’injection après utilisation, éliminant ainsi toute eau stagnante qui pourrait entraîner de la corrosion ou des blocages.

Brève histoire de l’injection d’eau

Ces solutions techniques reposent sur des recherches historiques : dès les années 1930, Harry Ricardo étudiait comment contrôler le knock dans les chambres de combustion suralimentées. Dans le livre « Turbochargers » de Hugh MacInnes (H. P. Books, 1978), on peut voir comment l’injection d’une fine brume d’eau permettait d’absorber la chaleur et d’atteindre des pressions de combustion plus élevées. Cette technique fut par ailleurs utilisée durant la Seconde Guerre mondiale, notamment dans certaines variantes du moteur radial BMW 801 utilisé dans l’aviation.

De l’eau et du méthanol

Bien que l’injection d’eau soit au cœur de cette technologie, l’ajout de méthanol au mélange permet d’augmenter son indice d’octane. Cette pratique, courante dans les reprogrammations de très haute performance, offre la possibilité d’optimiser encore davantage les réglages sans risque de détonation. Elle combine ainsi l’effet refroidissant de l’eau avec les propriétés antidétonantes du méthanol, repoussant les limites de l’efficacité et de la puissance moteur.

Conclusion

En résumé, l’injection d’eau est une solution technico-scientifique particulièrement intéressante pour repousser les limites de la performance moteur. Le système de la BMW M4 GTS, avec ses trois points d’injection, sa gestion optimisée en fonction de la température ambiante et sa pompe réversible, illustre parfaitement comment un concept développé il y a près d’un siècle reste une technologie pertinente pour améliorer le boost et la puissance. Chez WOT Engineering, nous sommes passionnés par l’ingénierie et en particulier, celle qui allie performance et fiabilité pour exploiter tout le potentiel d’un moteur sans compromettre sa durabilité.