Die Geschichte der Wassereinspritzung
Obwohl die Wassereinspritzung nur wenigen geläufig ist, führt ihre Geschichte bis auf den zweiten Weltkrieg zurück. Damals kam dieses Verfahren der Leistungssteigerung vornehmlich in der Luftfahrt zum Einsatz, wie etwa Anfang der 40er Jahre als MW-50-System (Gemisch aus Wasser und Methanol) im deutschen Jagdflugzeug Messerschmitt Bf 109 G-10. Mit dieser Technologie konnte dessen Leistung von 1700 PS auf 2400 PS erhöht werden. Danach hörte man einige Jahre nur wenig von der Wassereinspritzung. Anfang der 80er Jahre wurde sie jedoch für die Formel 1 neu entdeckt und findet bis heute Einsatz im Motorsport. Die erste Massenproduktion eines Wassereinspritzsystems bot der Automobilhersteller Saab für seine Turbo-Fahrzeuge an.
Wie funktioniert die Wassereinspritzung?
Bei der Wassereinspritzung wird ab einem gewissen Ladedruck Wasser oder ein Wasser-Alkohol-Gemisch über eine Kolbenhochdruckpumpe angesaugt. Dieses wird anschließend durch eine Düse fein zerstäubt und über ein zusätzliches Ventil im Ansaugweg in den Brennraum eingespritzt. Das Gemisch selbst stammt in der Regel aus einem zusätzlichen Vorratsbehälter im Motorraum, kann aber auch durch den Behälter der Scheibenwischanlage zugeführt werden. Bei einfachen Wassereinspritzanlagen ist die Einspritzmenge fest eingestellt, aufwändigere Systeme regeln sie automatisch proportional zum Ladedruck, so dass immer die optimale Menge zugeführt wird.
Ziel ist es – ähnlich wie beim Ladeluftkühler – das Benzin-Luft-Gemisch im Brennraum abzukühlen, um die Dichte der Luft und letzten Endes den Sauerstoffgehalt zu erhöhen. Aus der somit stärkeren Verbrennung geht schließlich die Leistungssteigerung hervor. Ein weiterer Vorteil der Wassereinspritzung ist die höhere Klopffestigkeit des Gemisches, was zudem einen höheren Ladedruck und eine frühere Zündung erlaubt. Vor allem Methanol wirkt sich sehr positiv auf die Klopffestigkeit aus und fungiert gewissermaßen als zusätzlicher Treibstoff. Manche Systeme sind so effektiv, dass einige Turbomotoren prinzipiell sogar ohne Ladeluftkühler auskommen könnten.
Was bringt die Wassereinspritzung?
Mit einem Wassereinspritzsystem kann prinzipiell jede noch so große Wärmebildung im Motor aufgefangen werden. Wird die Ansaugluft etwa zu heiß, so kann einfach die Einspritzmenge weiter erhöht werden, bis die gewünschte Abkühlung erreicht ist – bei komfortablen Systemen kann dies über einen Schalter im Innenraum des Fahrzeugs gesteuert werden. Die erreichbare Mehrleistung hängt hingegen stark von der Leistung des Turboladers ab. Kommt die Wassereinspritzung zusammen mit einer qualitativ hochwertigen Turbine zum Einsatz, so sind theoretisch Mehrleistungen von bis zu 40 Prozent möglich. Bei „normalen“ Turboladern bewegen sich diese zwischen 20 und 30 Prozent. Wer das Maximum an Leistung erreichen will, sollte also neben der Wassereinspritzung auch einen größeren Turbolader nachrüsten. Im Übrigen eignet sich das Wassersystem zudem nicht nur für Dieselmotoren es kann bei gleicher Fahrweise den Verbrauch und den Schadstoffausstoß reduzieren.
Vorteile der Wassereinspritzung
- optimaler Motorschutz (thermische Belastung wird erheblich reduziert)
- optimale Ergänzung zu anderen Tuning-Maßnahmen (Chiptuning, Lachgastuning, etc.)
- kein Ladedruckverlust (im Gegensatz zum Ladeluftkühler)
- frühere Zündung ist möglich
- geringerer Schadstoffausstoß (insbesondere von Ruß und Stickoxiden)
- geringerer Verbrauch (bis zu 15 Prozent weniger)
- der Brennraum des Motors bleibt metallisch sauber (keine Ölkohlebildung)
Was ist bei der Wassereinspritzung zu beachten?
Das richtige Kühlmittel
Eingespritzt wird entweder reines Wasser oder ein Wasser-Alkohol-Gemisch. Kommt nur Wasser zum Einsatz, so ist darauf zu achten, dass dieses destilliert oder zumindest demineralisiert ist, um Kalkablagerungen im Brennraum und in den Ventilen zu vermeiden. Wird das Wasser hingegen mit Alkohol gemischt, so kommt dafür vor allem Methanol zum Einsatz, da hier die erzielbare Mehrleistung am größten ist. Das Mischverhältnis besteht hier in aller Regel zu 70 Prozent aus Wasser und zu 30 Prozent aus Methanol. Aber auch Brennspiritus (Ethanol) oder Isopopanol eignen sich für die Mischung und haben zudem den Vorteil, dass sie leichter erhältlich sind. Das Mischverhältnis sollte hier jedoch mit etwa 50:50 etwas höher angesetzt werden.
Verbrauch des Kühlmittels
Der Verbrauch des Kühlmittels ist stark abhängig von der Art des Systems sowie von der Art des Motors Turbo-Dieselmotoren erreichen den vollen Ladedruck bei niedrigeren Drehzahlen als Ottomotoren. Weil das System damit früher und häufiger einspritzt, liegt der Kühlmittelverbrauch bei Dieselmotoren somit etwas höher. Grob kann man jedoch von etwa 0,6 bis einem Liter Verbrauch auf 100 Kilometer ausgehen. Um nicht auf dem Trockenen zu liegen, empfiehlt sich der Einbau zweier zusätzlicher Komponenten: Zum einen sollte eine Verbrauchsanzeige angebracht werden, die den Fahrer warnt, bevor die Flüssigkeit sich dem Ende neigt. Zudem sollte die Pumpe vom Innenraum aus abschaltbar sein, um bei einem leeren Flüssigkeitstank ein längeres Trockenlaufen zu vermeiden.
