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    科技说丨水火不相容,宝马为何要给发动机注水?

    • 发表于: 2019/03/03 18:30:00 来源:车云网

    如果有?#35828;?#30528;你的面,说要给自己的车买几瓶屈臣氏纯净水加发动机里,你会怎么想?

    中国有句古话叫“水火不相容?#20445;?#19981;过宝马的工程师似乎把这句话一直当耳旁风,因为他们有计划在2020年发布的全新一代M3中,搭载一个“water-injection system(喷水系统)?#20445;?#20174;而实现给极限运转的?#21152;?#21457;动机“注水”的目的。

    无独有偶的是,计划中的M3,并不是宝马将此项技术的首发,早在2016年发布的宝马M4 GTS(上图),以及宝马为摩托车赛事MotoGP提供的M4安全车上,这套“给发动机注水”的系统就已经被广泛采用了。

    该“喷水系统”的工作原理是:当发动机的转速达到5000rpm以上的时候,安置在进气歧管侧壁的“喷水”系统就开始工作,利用几个喷头把水以高压蒸气的形式喷出,与发动机进气混合在一起,并籍此降低发动机进气温度,降低爆震几率;并提高发动机进气效率,从而提升发动机的输出功率。

    这是因为,空气是一个情绪不稳定的?#19968;錚?#22914;果你给它加热,它就很容?#30528;?#32960;;所以当高温空气进入发动机气缸的时候,其实它的密度是降低了,这也?#22270;?#23569;了发动机气缸内的含氧量,使发动机的工作效率无法继续提高。

    在宝马M4 GTS使用的3.0L?#26032;?#22686;压6缸发动机(代号“S55?#20445;?#19978;,已经配备有一套进气中冷系统,但这套系统只能把发动机进气温度从320度降低到158度;

    但配备了这套“喷水系统”之后,当水蒸气与发动机进气混合,发动机进气温度可以降到更低的113度,这就使得M4 GTS的?#26032;?#22686;压值从M4 Competition的17.2psi暴增至21.6psi;发动机为此?#19981;?#24471;了额外的49马力,最终输出动力从444马力涨到了493马力。

    宝马M4 GTS设计在后备箱中的“储水罐”宝马M4 GTS设计在后备箱中的“储水罐”

    整?#30528;?#27700;系统需要与宝马HPI高精度缸内直喷系统配合工作,ECU会在喷出水雾前精?#25216;?#31639;水雾、油、空气的混合比例,确保雾气充分吸收热量,避免影响燃烧效率;当发动机处于低负荷工作状态时,这?#30528;?#27700;系统将不会工作。

    所以,如果以后谁说到“发动机进水了!?#20445;?#20320;千万别以为那是灾难,说不定在宝马的发动机工程师那里,坏事一样可以变成好事。

    此外,给发动机喷点什么稀奇古怪的东西,也不是宝马一家的专利:

    1962年,通用旗下Oldsmobile品牌的V8系列发动机,就通过向发动机内喷射水与酒精的混合液提高发动机动力,其实如果论功效,给发动机喷注酒精比喷水更有效,一来降温幅度更大(酒精更容易挥发,而挥发吸热),二来酒精本身?#37096;?#20197;辅助燃烧;

    在刚刚过去的底特律车展上,斯巴鲁发布的翼豹WRX STI S209(下图)也使用了类似的进气冷却系统,不过这套系统并不是把水喷进发动机进气,而是将其喷洒到发动机的中冷器上,以提高中冷器的散热效率。

    在一些改装车文化比较流行的国家,一些车辆进行?#26032;?#22686;压改装的时候,也经常用到WRX STI S209这样的中冷器喷水降温技术,毕竟这样的技术实?#21046;?#26469;?#35759;?#24456;低,而且效果还比较明显;此外,曾经以航空科技而著名的萨博品牌,更是在Saab 99 Turbo S的车型上搭载了相似的技术。

    在汽车产业之外,用水、水醇混合物辅助发动机工作的技术,在航空领域也曾经大放异彩。

    二战时期,德国的FW-190 D9、BF-109和BF-110战斗机,都使用了“MW-50(Methanol-Wasser 50,水醇喷注系统)”来提高发动机的短时输出功率。

    BF-109 G4BF-109 G4

    FW-190 D9FW-190 D9

    以FW-190 D9(上图)战斗机为例,其使用的Jumo 213A发动机使用“MW-50”系统,向发动机增压器内喷射水-?#29366;?:1比例的混合物,从而使其具备更强的高空性能;而曾经搭载在BF-109和BF-110两款战斗机上的DB-605发动机,也配备了“MW-50”系统。

    Jumo 213AJumo 213A

    DB-605DB-605

    除此之外,美国人?#36864;?#32852;人也把这项技术玩的溜溜的,据说苏联人还曾在?#26032;?#21943;气式发动机上用过这项技术。

    而且,这项液体喷注技术,在涡喷发动机上其实还有一个变种,比如在国产歼-6、强-5战斗机上使用的“涡喷-6”发动机(下图),其在?#26032;?#26368;后一级风扇的后边(也就是喷气道内部),设计了一圈造型好似戴森吹风机一样的装置(下下图)。

    这个装置是喷油管,专门?#32654;?#22312;飞行员需要临时增加推力的时候,向发动机的喷射气流中继续喷油,促成“二次燃烧“,从而临时提高发动机的喷射推力,形成“加力”模式;不过,这样做的缺点也很明显,那就是太费油了。

    那么现在问题就来了:那些买了搭载“WIS”技术的高性能车消费者,会不会在用了一段时间车之后,跟旁边的人说:

    “不好意思哈,麻烦你稍等我一下,我?#28909;?11超市给我的车买几瓶屈臣氏纯净水去!”

    “What???”

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