To si robíš srandu, nie? Veru, nerobím! Vstrekovanie vody do motora nie je práve najrozšírenejší spôsob zvyšovania výkonu, BMW sa ho však rozhodlo zakomponovať do agregátu ostrej verzie M4-ky, kde funguje bravúrne. Čo je tento systém vlastne zač?
Voda je pre motor kriticky dôležitá, avšak za predpokladu, že sa bavíme o vode obiehajúcej v chladiacom systéme motora. Akonáhle sa voda dostane do spaľovacieho priestoru, je zle. Zväčša to znamená prasknuté tesnenie pod hlavou valcov, cez ktoré sa voda dostáva tam, kde byť nemá. Takúto poruchu spozorujete hneď, na základe hustého bieleho dymu z výfukov. Neželaná voda v spaľovacom priestore negatívne ovplyvní chod motora, motor bude mať nižší výkon a môže viesť aj k ďalším problémom. Potom je tu však BMW a jeho populárny model M4. Aby sme boli konkrétni, ostrá verzia M4 GTS. Tá voči bežnej M4-ke prináša o 50 koní vyšší výkon (494 namiesto 444 koní), ktorý je dosiahnutý najmä vďaka vyššiemu tlaku dvojice turbodúchadiel. Ten narástol z 17,2 PSI na 21,6 PSI. A to všetko vďaka vstrekovaniu vody do motora! Poďme však pekne poporiadku…
Teplota, hlavný nepriateľ
Najväčším problémom vysokovýkonných motorov sú vysoké teploty. Totiž, klasická M4-ka sa snaží z radového 6-valca vyťažiť čo najviac vďaka dvom výkonným turbodúchadlám. V nich dochádza k jednoduchej fyzike – vzduch sa prudko stlačí, čím prudko narastie aj jeho teplota. Ak by takto rozhorúčený stlačený vzduch išiel z turba rovno do spaľovacieho priestoru, spôsoboval by detonačné horenie, ľudovo povedané, klepanie motora. Extrémne horúci vzduch by totiž zapálil palivo vo valci skôr, ako by bolo zapálené sviečkou. To by narúšalo chod motora, viedlo k zníženiu výkonu a poškodeniu viacerých komponentov. Bežné autá využívajú na zabránenie tomuto javu jednoduché riešenie – medzichladič (intercooler). Medzichladič má jednoduchú úlohu – ochladiť horúci stlačený vzduch z turba pred tým, ako je nasatý do motora. BMW M4 využíva prepracovaný medzichladič, ktorý ochladí stlačený vzduch s teplotou 160 stupňov na 70 stupňov. To je veľmi slušné, no pre verziu GTS to nestačí. BMW sa tak vydalo radikálnejšou cestou, ktorou je práve vstrekovanie vody do motora.
Jednoduchý trik, veľký účinok
BMW zistilo, že kým pri bežnom jazdení medzichladič postačuje, ak začnete M4-ke GTS nakladať na okruhu a držať ju dlho pod plným plynom, nedokáže extrémne horúci vzduch prúdiaci z turba do motora efektívne schladiť. Zvyšovali sa tak šance na detonačné horenie, a to si BMW nemohlo dovoliť. Potrebné bolo ešte dodatočné schladenie vzduchu z medzichladiča pomocou vstrekovania vody do sacieho potrubia. To je vyriešené jednoduchým okruhom – v kufri auta sa nachádza vodný rezervoár s objemom 5 litrov. Z rezervoára je voda pomocou čerpadla prečerpávaná ku 3 vstrekovačom, ktoré ústia do sacieho potrubia motora. Keď je motor rozhorúčený natoľko, že je potrebné vstrekovanie vody, vstrekovače rozprášia drobné kvapôčky vody pod tlakom 145 PSI priamo do sacieho potrubia, cez ktoré prúdi horúci vzduch z medzichladiča. Kvapôčky vody pohltia časť energie, ktorú má horúci vzduch, čím sa zníži jeho teplota až o 25 stupňov. Takto ochladený vzduch s rozprášenými kvapôčkami vody následne bežne putuje do spaľovacieho priestoru.
Len za špecifických podmienok
BMW M4 GTS vodu do motora nevstrekuje neustále. Robí to len v prípade, že otáčky motora presahujú 5000 ot/min a auto držíte pod plným plynom. Pri bežnom jazdení medzichladič plne postačuje a vstrekovanie vody nie je potrebné. Mimochodom, takéto dodatočné chladenie neslúži len k zabráneniu detonačného horenia. Keďže vzduch vstupujúci do motora je chladnejší, na ventily, piesty a katalyzátor je vyvíjaná menšia tepelná záťaž. Chránené je aj turbodúchadlo, keďže aj teplota výfukových plynov je nižšia.
Systém, ktorý nenachytáš
Samozrejme, aj systému vstrekovania vody raz dôjde šťava. Teda, voda. BMW tvrdí, že pri tvrdom okruhovom jazdení vydrží voda v 5-litrovom rezervoári rovnako dlho ako palivo v nádrži. Inými slovami, vodu musíte doplniť pri každom tankovaní. Pri bežnom jazdení, kedy si raz za čas užijete poriadnu akceleráciu, je potrebné vodu doplniť približne pri každom šiestom tankovaní. No a v prípade, že ste stará babka, svoju M4-ku GTS využívate na dochádzanie do kostola a nikdy ju poriadne neprevetráte, voda vám v rezervoári vydrží naveky. BMW si naviac dalo záležať na tom, aby celý systém vstrekovania vody fungoval bez akýchkoľvek „múch“. Napríklad, vstrekovanie vody nebude fungovať za predpokladu, že vonkajšie teploty sú pod bodom mrazu, aby voda nezamrzla v rúrkach. Navyše, pumpa pri každom vypnutí motora prečerpá všetku vodu z rúrok späť do rezervoáru, aby nespôsobovala koróziu, prípadne aby v nich nezamrzla a nepoškodila ich. No a čo sa stane v prípade, že v rezervoári vám došla voda alebo kvôli nízkej vonkajšej teplote nemôže byť vstrekovaná? Elektronika jednoducho obmedzí plniace tlaky turbodúchadiel a výkon motora z GTS-kových 494 koní, na bežných M4-kových 444 koní.
Vstrekovanie vody do valcov je zaujímavé riešenie, ktoré by síce v bežných sériových autách veľmi neobstálo, respektíve, nemalo by význam, no pri super-výkonných mašinách má veľké opodstatnenie. Opäť raz klobúk dole, BMW!
Pozri tiež:
Zdroj a obrázky – Engineering Explained, BMW
