Вода – инертный компонент и снижает теплоту сгорания топливо- водяной смеси пропорционально ее концентрации. Однако ее применение в ряде случаев может оказаться полезным. Научные основы применения добавок воды для улучшения рабочего процесса ДВС разрабатываются уже в течение многих десятилетий. В России этими вопросами занимались такие известные ученые, как Е. А. Чудаков, В. И. Кирсанов, К. К. Папок и другие, а также многие НИИ и заводы. Разработаны автономные системы подачи воды или пара в ДВС из отдельных емкостей. Имеются также многочисленные попытки применения эмульсий на основе углеводородного топлива и воды.
Впрыск воды. Как средство улучшения рабочего процесса ДВС впрыск воды применялся уже в первых их конструкциях в конце прошлого столетия. Имеются примеры применения воды в 30-х годах и в годы второй мировой войны в тракторных, автомобильных и авиационных бензиновых ДВС. Впрыск воды действует в следующих направлениях: охлаждение рабочей смеси и цилиндропоршневой группы ДВС. Использование воды как хладагента наиболее целесообразно для ДВС с высокой степенью наддува, особенно в тех случаях, когда не требуется транспортировать воду (стационарные и судовые ДВС); повышение антидетонационных свойств рабочей смеси. Это позволяет снизить требования к октановому числу бензина или повысить мощность и экономичность ДВС путем повышения степени сжатия; снижение концентрации окислов азота в отработавших газах.
В начале 50-х годов в РФ проведены эксплуатационные испытания на полный моторесурс (около 6 млн. км) автомобилей ЗИС-150 и автобусов ЗИС-155, оборудованных системой впрыска воды (бачок, фильтр, прибор впрыска воды во впускную систему ДВС). Вода впрыскивалась только на режимах полных нагрузок, на которые тратилось до 10% бензина. На других режимах впрыск воды эффекта не дает. Использовался низкооктановый бензин А-56 (с октановым числом 56). Для сравнения испытывались также автомобили на бензине А-66 с повышенным октановым числом 66 (без впрыска воды). По влиянию на ДВС результаты испытаний оказались близкими по обоим вариантам.
В 50-х годах проводились также испытания автомобилей ЗИС-110 и ЗИС-120, оборудованных системой впрыска воды во впускной коллектор карбюраторного ДВС. Установлено, что действие добавки 30-35% воды эквивалентно повышению октанового числа на 10 ед.; это позволило отказаться от использования этиловой жидкости и обеспечило возможность применения наддува. С учетом наивыгоднейших углов опережения зажигания отмечалась экономия бензина с заметным снижением нагарообразования. Эти и другие опыты показали, что основная экономия энергоресурсов в случае улучшения впрыска воды достигается при производстве бензинов (в нефтепереработке), поскольку на получение низкооктановых бензинов требуется меньше ТЭР, чем высокооктановых. По различным оценкам, увеличение октанового числа бензина на 1 % сопровождается повышением удельных энергозатрат на его получение на 2,5-4%. Работы были прекращены из-за наличия дешевой нефти, а устройство для впрыска воды усложняло ДВС и снижало надежность работы автомобиля. В связи с новой энергетической ситуацией интерес к впрыску воды возродился. В ряде зарубежных работ впрыск воды исследуется с целью повышения антидетонационной стойкости низкооктановых бензинов или смесей бензина и керосина, которые дешевле исходного бензина. Во Франции на автомобиле «Ситроен» предполагается использовать устройство для подачи в карбюратор ДВС перегретого насыщенного пара (11,5% расхода бензина), что способствует экономии бензина. За рубежом автомобили с системами впрыска воды пока не выпускают, хотя опытные проработки проводятся. Полученные ранее в СССР результаты исследования по впрыску воды невозможно внедрить непосредственно, поскольку в настоящее время производятся другие топлива и ДВС. Однако опыт их проведения целесообразно учесть в новых исследованиях. Одним из важных направлений применения добавок воды является снижение ее концентрации, поскольку при повышенных расходах воды (более 20-30%) рабочий процесс ДВС становится неустойчивым с пониженной полнотой сгорания. С этой целью делаются попытки применения присадок, растворимых в воде, но не растворимых в бензине, что способствует снижению концентрации воды как антидетонатора (в НИИАТе, например, разрабатывались добавки на основе водорастворимых смесей).