Bergantung pada desain dan ukuran sistem, dan aerodinamika kendaraan, hanya mungkin menggunakan intercooler untuk mengurangi suhu udara masuk sebanyak 160 ° F sebelum memasuki ruang pleno. Ini berarti bahwa hanya meningkatkan tenaga mesin dengan meningkatkan tekanan dorongan bukan merupakan pilihan karena itu berarti melebihi ambang ketukan.
Di sinilah solusi divisi BMW M datang dalam: jika air disuntikkan dalam kabut halus semprot ke ruang intake plenum, adalah mungkin untuk mengurangi suhu udara masuk dengan tambahan 80 ° F .
Mari kita asumsikan mesin M4 rata-rata 1500 RPM selama operasi reguler.
Laju volume udara yang tertelan mesin pada kecepatan ini adalah:
= 2979 cc * 1500 RPM / 2 # divide by 2 because four-stroke
= 2,234,250 cc / min
= 37 liters / second
= 0.037 m3/s
Turbin kembar mengembangkan 18,1 psi pada peningkatan puncak , jadi mari kita tebak rata-rata dorongan 4-5 psi.
Absolute pressure at intake valve = 14.7 + 4 = 18.7 psi
Dengan asumsi suhu udara masuk yang layak
Air density at 18.7 psi, 50 °C = 1.39 kg/m3
(Untungnya bagi kami, ini adalah pengaturan injeksi langsung, sehingga sifat termodinamika WolframAlpha untuk udara sangat berguna)
Menyatukan dua dan dua, laju aliran udara massa rata-rata (efisiensi volumetrik @ 100%) adalah:
Mass air flow rate = 1.39 kg/m3 * 0.037 m3/s
= 0.0514 kg/s
(Ini menimbulkan pertanyaan: apa efisiensi volumetrik yang wajar untuk diasumsikan di sini? Lebih lanjut tentang itu nanti)
Berapa banyak energi yang dihasilkannya dari perubahan suhu udara dalam kondisi ini?
Ternyata 719,5 J / (kg-K) .
Dan berapa banyak energi yang dibutuhkan untuk mengubah air menjadi uap?
Panas laten penguapan air = 2.230.000 J / kg
Itu adalah jumlah energi yang luar biasa. Ini kerdil panas spesifik air, yaitu 4200 J / (kg- ° C).
Jadi, berapa laju aliran air rata-rata yang diperlukan?
@ 100% VE, energi per detik yang diperlukan untuk mengubah suhu udara sebesar 44 ˚C adalah:
= m • Cv • ( T1 - T2 )
= 0.0514 • 719.5 • 44
= 1630 J
Itu tidak berarti banyak air:
Membutuhkan aliran massa air per detik:
= Energy ÷ ( latent heat of vaporization )
= 1630 J / 2,230,000 J/kg
= 0.00073 kg
= 0.73 g
Dengan kata lain, sekitar 44 cc / menit @ 100% VE .
Jika VE dunia nyata adalah 20%, yang diharapkan pada bagian-throttle, angka itu anjlok menjadi sekitar 9 cc / menit .
Per jawaban anonim2 anonim2 tangki air adalah 5.000 cc
Jadi pada 9 cc / menit, tangki air harus bertahan sekitar 9,25 jam .
Jika kecepatan kendaraan rata-rata pada 1500 RPM adalah sekitar 45 mph, tangki harus bertahan sekitar 40 jam .
Perbedaan 4x bisa turun ke salah satu dari banyak asumsi yang dibuat. Setidaknya nilai yang dihitung berada di rata rata.
Jumlah minimum air yang dibutuhkan untuk memberlakukan langkah daya sekunder yang wajar ...
akan menjadi satu di mana uap menempati perpindahan silinder:
Steam required = displacement * RPM / 3 # once per three crank revs
= 2979 cc * 1500 RPM / 3
= 1,489,500 cc / min
Itu kira-kira 1500 l / mnt, atau 0,25 m3 / dtk
Berapa banyak air yang dibutuhkan untuk itu?
Tergantung pada suhu kepala silinder, tetapi dengan asumsi 0,8 bar dan 350 ° F, rasio ekspansi kira-kira 2600: 1 .
Jadi total laju aliran air yang dibutuhkan:
= 1,489,500 cc / min ÷ 2600
= 572 cc / min