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Ogni propulsore è dotato di un impianto di raffreddamento esterno, in grado di mantenere la temperatura del gruppo termico, costantemente, al di sotto di un certo limite; garantendo l’efficienza e la durata del motore stesso. E se venissero a coesistere due diversi sistemi di raffreddamento? Vale a dire, aggiungere al sistema “esterno” già noto, uno interno al motore? Parleremo quindi di “Waterboost”.
Il primo ad avere l’idea di iniettare acqua nel motore a combustione interna fu Pierre Hugon nel 1865, sul suo motore a gas. Egli notò numerosi benefici tra i quali: eliminati i difetti di accensione e di mantenimento costante del moto, diminuzione dell’usura dei componenti meccanici e maggior affidabilità dell’impianto.
Questa tecnologia non riscosse successo. Successivamente venne adottata sui motori per gli aerei ad elica della seconda guerra mondiale tra cui:
In ambito”automotive“il sistema venne montato su:
Fino a giungere al recente “Waterboost” progettato dalla Bosch per i motori a ciclo Otto (benzina) e montato sulla BMW M4 GTS.
Nei motori a combustione interna è il calore prodotto dalla reazione di combustione del carburante, a far espandere i gas all’interno del cilindro, generando potenza meccanica. Il limite principale di tale funzionamento sta nel fatto che molto calore, e quindi potenza, si perde con i gas di scarico.
newatlas.comL’iniezione di acqua alla miscela (aria e benzina) consente quindi di disperdere una maggiore quantità di calore, grazie all’elevato valore di energia di vaporizzazione richiesta. I gas di scarico pertanto fluiscono dal cilindro a temperature notevolmente inferiori; grazie al fatto che l’acqua sottrae grande quantità di calore per evaporare.
Non a caso la domanda che ci verrebbe spontaneo porre sarebbe: come può avvenire la combustione, quindi un’esplosione, somministrando dell’acqua?
La risposta è evidente: non ci sono pericoli in quanto l’acqua, precedentemente alla reazione di combustione, viene fatta completamente evaporare aumentando notevolmente il proprio volume; ciò consente un abbassamento di temperatura dall’aria in aspirazione che nel suo moto per l’ingresso in cilindro vede la propria temperatura aumentare. Questo abbassamento di temperatura, aumenta la densità della carica in ingresso e a sua volta aumenta anche il quantitativo d’aria aspirabile. Tale aumento comporta un aumento complessivo della pressione nel cilindro quando le valvole si chiudono. Inutile dire come il rendimento volumetrico che quantifica il fenomeno di ricambio della carica nel motore, aumenti.
Il funzionamento è abbastanza intuitivo. Riportiamo qui in figura un impianto di iniezione d’acqua semplificato. L’acqua viene pompata e tramite un condotto raggiunge la valvola unidirezionale, la quale aprendosi fa convergere l’acqua sul condotto di aspirazione, in cui è già presente la miscela di carburante.
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Infine, secondo la Bosch, quasi un quinto della benzina consumata dalle automobili viene completamente sprecata per “rinfrescare” i condotti di aspirazione, senza partecipare attivamente alla combustione. Per risolvere tale inconveniente, questa piccola quantità di benzina viene sostituita dall’acqua.