水噴射
多くの水注入システムは水とアルコール混合物(多くの場合50/50に近い)と微量の水溶性オイルを使用する。水はその大きな密度と高い熱吸収特性により、一次冷却効果を提供し、アルコールは可燃性であり水の不凍液としても機能する。オイルの主な目的は水噴射および燃料システム腐食を防ぐことでまた、高出力状態で動作している場合、エンジンの潤滑にも役立つ。注入溶液に混合されるアルコールは多くの場合メタノール(CH3OH)であるため、このシステムはメタノール水注入として知られており、高性能の自動車用途では水とメタノールの混合物ではなく100%メタノールを使用することを単にメタノール注入と呼んでいる。安全性の懸念と部品寿命の懸念により、これは議論の余地のある選択肢として残されているが米国ではこのシステムは一般に抗デトナント注入(ADI)とも呼ばれている。
水噴射は往復動エンジンと航空機用タービンエンジン両方で利用されるが、通常爆発を防ぐことが主な目的ではないことを除き、タービンエンジンで使用した場合の効果も似ており、水はコンプレッサーの入口または燃焼室の直前のディフューザーに注入され、水を追加するとエンジンから加速される質量が増加し、推力が増加するが、タービンの冷却にも役立つ。 通常、温度は低高度でのタービンエンジンの性能を制限する要因であるため、冷却効果により、エンジンはより高い回転数(rpm)で動作し、より多くの燃料が噴射されてより多くの推力が過熱することなく生成される。このシステムの欠点は、水を噴射すると燃焼室の火炎がいくらか消火されることで、これは火炎も冷却せずにエンジン部品を冷却する方法がないためであり、これにより未燃の燃料が排気から排出され、黒煙の特徴的な痕跡が生じることとなる。
ピストンエンジンでは、水の最初の噴射により燃料と空気の混合気が大幅に冷却され、その密度とひいてはシリンダーに入る混合気の量が増加する。圧縮されると、水(小さな液滴の場合)が熱を吸収(および圧力を低下)し、圧縮作業が軽減され、燃焼中に水が気化する際に大量の熱を吸収し、ピーク温度と結果として生じるNOxの形成を減らし、シリンダー壁に吸収される熱エネルギーの量を減らす追加の効果が後に生じるがこれはまた燃焼エネルギーの一部を熱の形から圧力の形に変換、熱を吸収して水滴が蒸発すると、水滴は高圧蒸気に変化する。混合気中のアルコールは燃えるがガソリンよりもノッキングに対してはるかに抵抗力があるため最終結果は爆発の開始前に非常に高い圧縮比またはかなりの強制誘導圧力を支持する高いオクタン価となる。