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内燃機関では、アンチデトナント噴射（ADI）とも呼ばれる水噴射によって、吸入空気または空気燃料混合気、あるいは燃焼室に直接水を噴射し、吸気系の特定の部分（「ホットポイント」によって早期着火が発生する可能性がある部分）を冷却することができます。ジェットエンジン、特に初期のターボジェットエンジンやアフターバーナーの搭載が実用的または望ましくないエンジンでは、低高度や離陸時などにエンジンの推力を高めるために水噴射が使用されることがあります。
水噴射は、歴史的に、空中戦や離陸時など短時間、軍用航空機エンジンの出力を向上させるために使用されてきました。また、モータースポーツ、特にドラッグレースでも使用されています。オットーサイクルエンジンでは、水噴射の冷却効果により、エンジンのノッキング（デトネーション）が低減され、圧縮比が高くなります。これにより、スーパーチャージャー、ターボチャージャー、または積極的な点火タイミングなどの改造と併用することで、大幅な性能向上が可能になります。エンジンによっては、水噴射のみで出力と燃費の向上も得られます。 [ 1 ]水噴射は、 NOxや一酸化炭素の排出量を削減するためにも使用できます。[ 1 ]
多くの水噴射システムは、水とアルコールの混合物（多くの場合50対50に近い）に、微量の水溶性オイルを加えています。水の高い比熱容量が主な冷却効果をもたらします。アルコールは可燃性であり、水の不凍液としても機能します。オイルの主な目的は、水噴射システムと燃料システムのコンポーネントの腐食を防ぐことです。[ 2 ]
水噴射は、往復動エンジンとタービンエンジンの両方で使用されています。往復動エンジンでは、アンチデトネーション噴射またはADIとも呼ばれる水噴射を使用して、エンジンのノッキング、つまり「デトネーション」を防止します。[ 3 ]圧力キャブレターを備えた大型星型エンジンによく見られるもので、高出力設定時にキャブレターに噴射される水とアルコールの混合物です。濃い混合気を使用すると、エンジンはより低温で動作しますが、最大出力に達することができません。また、薄い混合気ではデトネーションが発生する可能性が高くなります。ADIを使用すると、噴射された水とアルコールが余分な熱を吸収してデトネーションを防止しながら、より薄く強力な混合気を可能にします。[ 3 ]水燃料噴射を備えた注目すべきエンジンには、 BMW 801、ダイムラーベンツ DB 605、ユンカース Jumo 213、プラットアンドホイットニー R-2800 ダブルワスプなどがあります。
タービンエンジンで使用する場合、効果は同様ですが、通常はデトネーションの防止が主な目的ではありません。水は通常、コンプレッサの入口または燃焼室の直前のディフューザーに噴射されます。水を加えると、エンジンから加速される質量が増加し、推力が増加します。また、タービンを冷却する役割も果たします。低高度では温度がタービンエンジンの性能を制限する要因となることが多いため、冷却効果により、エンジンは過熱することなく、より多くの燃料を噴射してより大きな推力を発生させながら、より高い回転数で運転することができます。[ 4 ]
アフターバーナーエンジンが広く採用される以前は、第一世代のジェット戦闘機の中には、性能を適度に向上させるために水噴射を使用していたものもあった。例えば、ロッキードF-80シューティングスターの後期型であるF-80Cは、アリソンJ33-A-35エンジンに水噴射を使用していた。水噴射により推力は20.5kNから24.0kN （4,600lbfから5,400lbf ）に増加し、推力は17%増加した（海面高度）。[ 5 ]
プラット・アンド・ホイットニー JT3Cターボジェットを搭載したボーイング 707の初期型は、離陸時の推力を増やすために水噴射を使用していた。プラット・アンド・ホイットニー JT9D -3AW および -7AW ターボファンを搭載したボーイング 747 -100 および 200 機も同様であった。 [ 6 ]このシステムは、より強力なエンジンを搭載した後期型には含まれていなかった。BAC One-Eleven旅客機は、ロールス・ロイス Speyターボファンエンジンに水噴射を使用していた。燃料タンクに水ではなくジェット燃料を入れたことが、1971 年のパンインターナショナル 112便の墜落事故につながった。[ 7 ] 1978 年、オリンピック航空 411 便は、水噴射システムまたはそのプロセスの故障により、離陸を中止して離陸空港に戻らざるを得なかった。[ 8 ]
クライスラーなどのメーカーの過給エンジンを搭載した一部のロードカーには、水噴射装置が採用されている。1962年のオールズモビル・ジェットファイアーには、ターボジェットファイアーエンジンが搭載されていた。[ 9 ]
サーブは、1978年のサーブ99ターボSの2リッターエンジンに水噴射システムを採用し、 15～20馬力（11～15kW）の出力向上を実現したほか、1980年のサーブ900エンデューロにも水噴射システムを採用した。
2015年、BMWは高性能クーペのBMW M4 GTSを発表しました。このモデルは、直列6気筒2,979ccターボチャージャー付きBMW S55エンジンを搭載し、水噴射とインタークーリングを組み合わせたものです。BMWによると、このシステムによりGTSは37kW（50hp）の出力向上を実現し、最高出力は368kW （493hp ）、最大トルクは600N⋅m （443lb⋅ft ）に向上しました。3つの水噴射装置を使用することで、ベースとなったN55エンジンに比べてブースト圧を17.2psiから21.6psi （1.19barから1.49bar ）に高めることができました。
BMWは以前、MW-50メタノール水システムを使用して低高度でのブーストのためにBMW 801航空機エンジンに水噴射を使用し、高高度でのパフォーマンスのためにGM-1亜酸化窒素システムを追加していました。BMW M4 GTSは、2015年のMotoGPシーズンでシリーズの公式セーフティカーとして登場し、2016年に市販されました。[ 10 ] 2020年代半ばまでに、CO2排出量削減と関連規制への圧力により、エンジンの開発は燃費の改善にも重点が置かれるようになりました。[ 11 ] [ 12 ]
ボッシュはBMWと共同開発し、あらゆるメーカー向けにWaterBoostという名称の水噴射システムを提供しています。ボッシュは1942年という早い時期からBMWと水噴射に関する歴史を持っています。1942年にBMW 801Dに初めて搭載されましたが、MW50を使用するとシリンダーヘッドに微細な亀裂が生じたため、量産には至りませんでした。代わりに、ダイムラー・ベンツDB 605エンジンを搭載したメッサーシュミットBf 109の後期型には、1944年初頭からMW 50噴射システムが搭載されました。現在、ボッシュはエンジン性能が最大5%向上し、 CO2排出量が最大4%削減され、燃費が最大13%向上すると主張しています。[ 13 ] [ 14 ]
水噴射と冷却排気ガス再循環（EGR）は、競合技術と見なすことができる。中負荷では、 ポート水噴射による40～50％の水対燃料比は、ガソリンエンジンでも比較的限定的とされる10％のEGR率と同じ効果があることが実証されている。[ 15 ]
顧客に定期的に追加の作動液を補充する意思があるかどうかを尋ねる調査では、受け入れレベルが限られていることが示されています。[ 12 ]したがって、補充の必要性は、水噴射の普及における主な障壁の1つと考えられています。重要な実現要因は、特に一貫して低い排出量を保証するために、閉ループシステムで動作する車載水生成システムの開発です（水供給が枯渇すると、エンジンのCO2排出量が増加します）。調査できる主な供給源は3つあります。
最初の 2 つのバリアントは、十分な湿度レベルやドライバーの習慣 (エアコンの使用を希望しない) などの気象条件に大きく依存します。そのため、十分な水の供給が保証されません。対照的に、ガソリンの燃焼中に生成される水蒸気の凝縮は信頼できる水の供給源です。消費されるガソリン 1 リットルあたり、排気ガス中に約 1 リットルの水蒸気があります。2019 年 10 月、Hanon Systems は FEV と共同で、Hanon Systems の「水回収システム」により閉鎖システムとして動作する水噴射装置を搭載したAudi TT Sport デモンストレーターを発表しました。 [ 16 ]
2016年の研究では、水噴射と排気ガス再循環を組み合わせた。ディーゼルエンジンの排気マニホールドに水を噴射し、吸気行程中に排気バルブを開くことで、噴射された水と排気ガスの一部をシリンダー内に吸い戻した。その結果、 NO x排出量が最大 85% 削減され、すす排出量も大幅に削減された。[ 17 ]