發(fā)動(dòng)機(jī)噴水技術(shù)有效提升發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率,一汽專利解決裝置結(jié)冰問題

車輛的油耗與發(fā)動(dòng)機(jī)密切相關(guān)，為了降低油耗，車企會(huì)不斷采用新技術(shù)，來提升發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。而一汽為了提升熱效率，還考慮向發(fā)動(dòng)機(jī)中“噴水”。

近期，中國第一汽車股份有限公司申請的發(fā)明專利被曝光，該專利是一種用于噴水發(fā)動(dòng)機(jī)的水箱溫度控制系統(tǒng)及其控制方法，是噴水發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要輔助系統(tǒng)。

為何要向發(fā)動(dòng)機(jī)中噴水呢？本質(zhì)上還是為了提升熱效率。當(dāng)前，受限于油耗和排放法規(guī)的限制，眾多車企為了提升熱效率，普遍采用提升發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壓縮比的技術(shù)路線。

近年來，隨著油耗排放法規(guī)的日益嚴(yán)苛，提升壓縮比成為提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率的重要技術(shù)措施，但壓縮比越高，在大負(fù)荷工況下發(fā)生爆震的可能性也越大。發(fā)動(dòng)機(jī)噴水技術(shù)則可以通過向進(jìn)氣歧管或者缸內(nèi)噴水來降低進(jìn)氣溫度，從而降低整個(gè)工作循環(huán)的溫度，有效抑制爆震的發(fā)生，因此是一種有效提升發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率的技術(shù)。

水到達(dá)冰點(diǎn)以下就會(huì)結(jié)冰，因此噴水系統(tǒng)在寒冷環(huán)境下會(huì)面臨結(jié)冰的問題。噴水系統(tǒng)水箱內(nèi)存水結(jié)冰會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常向發(fā)動(dòng)機(jī)供給水源，管路內(nèi)的存水結(jié)冰會(huì)造成水軌、噴水器等零部件的損壞，因此現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)噴水系統(tǒng)當(dāng)環(huán)境溫度接近0℃時(shí)就會(huì)停止工作，不再向發(fā)動(dòng)機(jī)噴水，這使得噴水系統(tǒng)的工作溫度范圍大大受限，也不利于在高緯度寒冷區(qū)域使用發(fā)動(dòng)機(jī)噴水技術(shù)。因此，亟待需要一種用于噴水發(fā)動(dòng)機(jī)的水箱溫度控制系統(tǒng)以解決上述問題。

因此，發(fā)動(dòng)機(jī)噴水技術(shù)在高寒地區(qū)的應(yīng)有，就存在很大的限制因素。

而一汽申請的發(fā)明專利，很好的解決了噴水裝置的結(jié)冰問題，能夠保證車輛即使長期行駛在極冷環(huán)境下。

據(jù)悉，該用于噴水發(fā)動(dòng)機(jī)的水箱溫度控制系統(tǒng)，包括水箱、加熱模塊、采集模塊和控制模塊。其中，加熱模塊包含電加熱單元和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液加熱單元，通過傳感器感知外界環(huán)境溫度，并對車輛的水箱、和發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的噴水裝置分別加熱。避免噴水系統(tǒng)結(jié)冰，造成損壞，或者無法正常工作。

當(dāng)下，雖然汽車電動(dòng)化的趨勢愈加明顯，但傳統(tǒng)汽車廠商并未發(fā)起汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的研究。相反，汽車廠商正在積極嘗試開拓更多的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)，來裝車應(yīng)用。

畢竟，電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，在可以預(yù)見的一段時(shí)間內(nèi)，二者誰也不能完全替代對方。

寶馬早在四年前就在給發(fā)動(dòng)機(jī)注水

2016年，BMW制作了700臺(tái)名為M4 GTS的特殊版車型。在這臺(tái)車上，為了達(dá)到性能極致，BMW的工程師們決定給發(fā)動(dòng)機(jī)里“摻”點(diǎn)兒水……

M4原本搭載了一臺(tái)代號(hào)為S55的直列六缸3.0T發(fā)動(dòng)機(jī)，最大功率431Ps（317kW），峰值扭矩550N·m。為了進(jìn)一步壓榨這款發(fā)動(dòng)機(jī)的潛能，寶馬M部門與全球第一的零部件供應(yīng)商——德國博世合作，為M4 GTS上的S55發(fā)動(dòng)機(jī)裝備了一套原廠水噴射系統(tǒng)WIS（Water Injection System）。

發(fā)動(dòng)機(jī)在不同的工作情況時(shí)進(jìn)、排氣系統(tǒng)的配氣機(jī)構(gòu)和人們的呼吸原理類似——發(fā)動(dòng)機(jī)吸入空氣在渦輪介入后，大量空氣經(jīng)過渦輪增壓器進(jìn)入氣缸，由于渦輪增壓的動(dòng)力來自排放的尾氣，溫度很高，再加上飛輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量，導(dǎo)致溫度急劇升高，中冷器也不能很好的發(fā)揮作用，進(jìn)入燃燒室的氣體溫度過高，容易產(chǎn)生爆震，隨之而來的就是燃燒效率大幅降低。

向發(fā)動(dòng)機(jī)噴水，正是為了避免這種情況的發(fā)生。發(fā)動(dòng)機(jī)高負(fù)荷、高工況的狀態(tài)時(shí)，進(jìn)氣歧管內(nèi)的噴霧系統(tǒng)就會(huì)開啟，燃燒室內(nèi)的噴嘴也會(huì)開啟——直接將水霧噴入燃燒室內(nèi)，達(dá)到根本上的降溫。

ECU會(huì)在噴出水霧前精準(zhǔn)計(jì)算水霧、油、空氣的混合比例，確保霧氣充分吸收熱量，避免影響燃燒效率。與此同時(shí)，在發(fā)動(dòng)機(jī)處于低負(fù)荷工作狀態(tài)時(shí)，噴嘴將不會(huì)工作。

當(dāng)然，由于發(fā)動(dòng)機(jī)是極端精密的機(jī)械，用來噴入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的，必須是高度進(jìn)化的純凈水，否則將對發(fā)動(dòng)機(jī)造成損害。另外，也可以用酒精來取代純凈水，那樣效果更為拔群。

在BMW的噴水系統(tǒng)1系試驗(yàn)車上，這套系統(tǒng)又進(jìn)了一步——水不是被噴在冷卻空氣的“半路”（進(jìn)氣歧管）上，而是直接噴進(jìn)了發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸里。由于發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，氣缸內(nèi)溫度很高，水進(jìn)入氣缸內(nèi)會(huì)迅速蒸發(fā)從而降低燃燒室溫度，使得燃燒更加充分。而所使用的水并非來自額外的水箱，而是來自空調(diào)系統(tǒng)派出的冷凝水（這樣就不需要擔(dān)心純凈水的補(bǔ)充問題了）。

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