Wassereinspritzung in Turbo-Motoren
Beispiel anhand einer Renault Alpine V6 A610


Autoren Ralf-1 und Derk (raubsau)

Geschichte:
Überblick bei Wikipedia

Idee: Die eingespritzten Flüssigkeiten dienen dabei durch die aufzubringende Verdampfungswärme einer effektiven Innenkühlung der Maschine und als Ladeluftkühlung. Durch die höhere Dichte der Verbrennungsluft ergibt sich eine Leistungssteigerung. Des Weiteren kann der Zündwinkel weiter in Richtung Frühzündung eingestellt werden, da die kühlere Brennluft weniger zum Klopfen neigt.

Käufliche Lösungen:
http://snowperformance.de/
http://www.turbotuning.net/
http://www.turbo-motors.de/Tuning/wasser.html
http://custom-tuning-center.com/wassereinspritzung-fuer-turbomotoren/
http://www.nextek.ch/?go=welcome

Infos:
http://www.ctcracing.de/technikecke/die-wassereinspritzung.html

Presse:
http://www.sportauto-online.de/test_U_technik/fahrberichte/hxcms_article_503640_14469.hbs

Hier der 1.Teil von Derk:

Wassereinspritzung

Wieso Wasser in einen Motor spritzen?
Ganz langsam zum Mitdenken und das dann auch noch schrittweise...

Höher, schneller, weiter galt immer schon...insbesondere im Krieg.Die Wassereinspritzung ist eigentlich eine Urdeutsche Erfindung....

Deutsche und englische Flugzeuge hatten schon sehr früh Turbolader...aber keine Ladeluftkühler, oder nur sehr kleine...Um nun die Leistung der Motoren weiter zu steigern klappte das mit der Holzhammermethode der Ladedruckerhöhung nicht mehr; mit dem Sprit waren die Alliierten bei ca. 150 Octan ans Ende der Fahnenstange angelangt. Die Deutschen ließen sich da etwas einfallen und spritzten zur Kühlung des Gemisches eine Mischung aus Wasser und Methanol ein.
Resultat dieser Sache war eine deutliche Reduzierung der Temperatur und somit eine Steigerung der Dichte. Mehr kühlere Luft ergab deutlich höhere Füllung, sprich Drehmoment/Leistung bei gleicher Drehzahl...denn die Drehzahlen in einem 42 liter V12 waren immer etwas begrenzt...
Auch die Amerikaner erkannten den Nutzen und rüsteten manche Flugzeugtypen mit einer Wassereinspritzung aus, allerdings nur einen sgn. „War Power Boost“. Der Pilot konnte die Leistung mittels Wasser/Methanol Einspritzung für ca. 10 Minuten um ca. 15% erhöhen.Nach dem Kriege versank die Wassereinspritzung in Vergessenheit...Als die letzten militärisch eingesetzten Kolbenmotoren ausgemustert waren gab es praktisch keinen Bedarf mehr.Als die Flächenbelastungen bei Jets und somit der Leistungsbedarf, insbesondere beim Start, immer höher wurde, erinnerte man sich an die Wassereinspritzung und so fand diese in den 60ern wieder Anwendung...in Passagierjets!
Für Autos gab es keinen Bedarf....Man hatte Hubraum und verbleiten Sprit, 104 MOC an der Tankstelle. Ja, das waren Zeiten....

LKWs hatten teilweise Turboaufladung, aber nur selten einen Ladeluftkühler, man hatte genug Power und der Wirkungsgrad war noch nicht so wichtig!
Damit man eine Ahnung kriegt, um wie viel der Wirkungsgrad eines Dieselmotors durch das simple Anbauen eines Turboladers steigt...Bei langsam laufenden Schiffsmotoren waren es über 40%...bei gleicher oder etwas höherer Drehzahl.

In den 60er Jahren regierte im Motorsport der Cosworth V8 df, erst 3 Liter, dann 3,5 Liter. Nur Ferrari und Matra hatten eigene Motoren. Ein gewisser Hart hat aber das Reglement der F1 genau gelesen und dort stand, dass auch aufgeladene Motoren mit 1,5 liter Hubraum zulässig waren. Er fing also an zu tüfteln und irgendwann stellte Theo Fabi einen Toleman-Hart in Spa auf Pole. Es war somit bewiesen, dass ein Turbomotor mit allen Anbauten mehr Leistung bei geringerem Gewicht hatte...was will der F1 Konstrukteur mehr...
Alle fingen an mit Turbos zu spielen, sogar mit komplizierten Stoßwellenladern (Komprex) bei Ferrari und Fiat.

Natürlich mussten diese Errungenschaften in Alltagsautos verbaut werden...dickes, fettes Drehmoment ohne große Änderungen...
Manche Hersteller sportlicher Motoren senkten die Verdichtung etwas, aber man hatte ja das gute Verbleite Benzin...no Problems!

Frühe Turbo-Umrüstungen, wieTurbo May für Ford, klatschten einfach einen Turbo ohne weitere Änderungen an den Motor....nach dem Fahren sah man den im Dunkeln sachte glühen! Das mit der Wasserkühlung kam erst später...

Um die Leistung weiter zu steigern sah man ein, dass auch bei 104 Octan eine Grenze erreicht wurde...also kamen Ladeluftkühler zum Einsatz. Das hat natürlich geholfen, es erreichte bei geringerer Temperatur mehr Luft (Masse) den Brennraum...dadurch wurde die Klopfempfindlichkeit gesenkt und die Leistung erhöht. Als nun unverbleites Benzin vorgeschrieben wurde hatte man ein Problem...die Motoren flogen mit allerlei komischen Erscheinungen auseinander...Kaputte Kolben, abgerissene Hubzapfen an der Kurbelwelle etc.
Einzige Lösung, Oh Horror, die Verdichtung und den Ladedruck zurücknehmen und somit auf Leistung verzichten... Subaru spritzte Wasser auf den Ladeluftkühler, das half etwas und man hatte einen Vorsprung, bis Cosworth die Wassereinspritzung wiederentdeckte...

Eigentlich war die Wassereinspritzung nie ganz tot gewesen, aber erst durch den massiven Einsatz im Escort kam sie wieder groß raus. Der Sierra wurde auch mit diesem 4Zylinder und Allrad ausgerüstet.
Wir arme Alpinefahrer haben natürlich alle ein eingebildetes Problem mit dem unerträglichen Leistungsmangel!

Für „Saugmotoren“ gibt es nur das klassische Tuning...Am Ende erhöhte Füllung der Brennräume bei höherer Drehzahl. Mit vielen Vergasern, Aufwand, Feingefühl und Geld! Geht nur bis zu einem gewissen Grad mit dem heutigen Sprit! Auch Shell V-Power hat nur 87 MOZ! Die sgn 100 sind ein EG-Wert! und dieser hat mit den alten Werten nichts zu tun. Auch bei Saugmotoren bringt direkte Wassereinspritzung Vorteile.
Wer keinen Katalysator hat kann dann auf das gute, alte Octane Boost 104 zurückgreifen! Insbesondere alte Hochleistungsmotoren sollten mit Octane Boost betrieben werden.
Dem Turbofahrer bietet sich eine preiswertere Methode an um das Leistungsdefizit zu beheben...die gute alte Holzhammertechnik! Ladedruckerhöhung, natürlich gepaart mit Benzindruckerhöhung, denn ein mageres Gemisch heizt die ganze Sache enorm auf.

Die Resultate sind atemberaubend...aber wie überall, man gewöhnt sich soooo schnell an die etwas Leistung...Der Klopfsensor zeigt einem dann sehr deutlich, daß Grenzen erreicht/überschritten wurden. Dann hilft nur noch wirklich teures Umbauen, mit veränderten Brennräumen und so...oder die Temperatur des in den Brennraum gepressten Gemisches muss reduziert werden!
A la Subaru, Wasser auf den Ladeluftkühler pieseln. Hilft ein wenig. Ist einfach! Es reicht ein einfaches Pümpchen für eine Scheibenwaschanlage. Düsen gebastelt und fertig! Leider werden die Ladeluftkühler der Alpines nur miserabel von der Luft angeströmt...also ist dann auch die Verdunstung nicht so berühmt...
Besser, aber auch teurer, ist eine Einspritzung in den Ansaugtrakt.

Dazu muss das Wasser mit ordentlich Druck durch feine Düsen in Form von feinsten Tröpfchen eingespritzt werden...dann hat man die größte Angriffsfläche und so kann das Wasser durch schlagartige Verdunstung richtig Kühlen.
Wer sich dafür interessiert: Hier die entsprechende Page
http://www.aquamist.co.uk/
Man muss dafür sorgen, dass der Wassertank so ca. 4 bis5 Liter hat!
Und die Pumpe montiere man direkt neben dem Wassertank, welcher den Plastiktank ersetzt. Empfehlenswert ist ein sgn. Capacitor, ein Ausgleichsgefäß.
Ich arbeite mit einem über die Einspritzung gesteuerten System, Bei 0.8 Atü lasse ich die Sache losgehen...

Einfacher, billiger und wahrscheinlich genau so gut wäre ein Hauruck-System. Ungeregelt bei so 1,0 Atü einsetzend und eventuell noch mit einem Microschalter am Gasgestänge. Erst kurz vor Vollgas setzt die Sache dann ein.
Ideal wäre das dann noch im Kombination mit einem Wassergekühltem Ladeluftkühler...da hat doch schon einer gebastelt...oder? Ich könnte mir denken , dass ganz harte Männer den Kühler der Klimaanlage nach vorne versetzen und dann schön kühle Ladeluft haben...Gelobt sei was hart macht.

Bevor man anfängt muss unbedingt eine Anzeige für den Ladedruck eingebaut werden! Sonst kann es teuer werden! Kunststoffleitungen nehmen, denn mit Wassereinspritzung ist die Sache etwas feucht.

 

2.Teil folgt...
Umsetzung bei der Renault Alpine A610: