車輛的油耗與發(fā)動機密切相關(guān),為了降低油耗,車企會不斷采用新技術(shù),來提升發(fā)動機的熱效率。而一汽為了提升熱效率,還考慮向發(fā)動機中“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)動機的水箱溫度控制系統(tǒng)及其控制方法,是噴水發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)的重要輔助系統(tǒng)。
為何要向發(fā)動機中噴水呢?本質(zhì)上還是為了提升熱效率。當前,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)動機氣缸壓縮比的技術(shù)路線。
近年來,隨著油耗排放法規(guī)的日益嚴苛,提升壓縮比成為提高發(fā)動機熱效率的重要技術(shù)措施,但壓縮比越高,在大負荷工況下發(fā)生爆震的可能性也越大。發(fā)動機噴水技術(shù)則可以通過向進氣歧管或者缸內(nèi)噴水來降低進氣溫度,從而降低整個工作循環(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)動機熱效率的技術(shù)。
水到達冰點以下就會結(jié)冰,因此噴水系統(tǒng)在寒冷環(huán)境下會面臨結(jié)冰的問題。噴水系統(tǒng)水箱內(nèi)存水結(jié)冰會導致系統(tǒng)無法正常向發(fā)動機供給水源,管路內(nèi)的存水結(jié)冰會造成水軌、噴水器等零部件的損壞,因此現(xiàn)有的發(fā)動機噴水系統(tǒng)當環(huán)境溫度接近0℃時就會停止工作,不再向發(fā)動機噴水,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)動機噴水技術(shù)。因此,亟待需要一種用于噴水發(fā)動機的水箱溫度控制系統(tǒng)以解決上述問題。
因此,發(fā)動機噴水技術(shù)在高寒地區(qū)的應有,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)動機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)動機冷卻液加熱單元,通過傳感器感知外界環(huán)境溫度,并對車輛的水箱、和發(fā)動機內(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。
當下,雖然汽車電動化的趨勢愈加明顯,但傳統(tǒng)汽車廠商并未發(fā)起汽車發(fā)動機的研究。相反,汽車廠商正在積極嘗試開拓更多的內(nèi)燃機技術(shù),來裝車應用。
畢竟,電動機和內(nèi)燃機都有各自的優(yōu)缺點,在可以預見的一段時間內(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)動機注水
2016年,BMW制作了700臺名為M4 GTS的特殊版車型。在這臺車上,為了達到性能極致,BMW的工程師們決定給發(fā)動機里“摻”點兒水……
M4原本搭載了一臺代號為S55的直列六缸3.0T發(fā)動機,最大功率431Ps(317kW),峰值扭矩550N·m。為了進一步壓榨這款發(fā)動機的潛能,寶馬M部門與全球第一的零部件供應商——德國博世合作,為M4 GTS上的S55發(fā)動機裝備了一套原廠水噴射系統(tǒng)WIS(Water Injection System)。
發(fā)動機在不同的工作情況時進、排氣系統(tǒng)的配氣機構(gòu)和人們的呼吸原理類似——發(fā)動機吸入空氣在渦輪介入后,大量空氣經(jīng)過渦輪增壓器進入氣缸,由于渦輪增壓的動力來自排放的尾氣,溫度很高,再加上飛輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量,導致溫度急劇升高,中冷器也不能很好的發(fā)揮作用,進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)動機噴水,正是為了避免這種情況的發(fā)生。發(fā)動機高負荷、高工況的狀態(tài)時,進氣歧管內(nèi)的噴霧系統(tǒng)就會開啟,燃燒室內(nèi)的噴嘴也會開啟——直接將水霧噴入燃燒室內(nèi),達到根本上的降溫。
ECU會在噴出水霧前精準計算水霧、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,在發(fā)動機處于低負荷工作狀態(tài)時,噴嘴將不會工作。
當然,由于發(fā)動機是極端精密的機械,用來噴入發(fā)動機內(nèi)部的,必須是高度進化的純凈水,否則將對發(fā)動機造成損害。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系試驗車上,這套系統(tǒng)又進了一步——水不是被噴在冷卻空氣的“半路”(進氣歧管)上,而是直接噴進了發(fā)動機的氣缸里。由于發(fā)動機工作時,氣缸內(nèi)溫度很高,水進入氣缸內(nèi)會迅速蒸發(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(這樣就不需要擔心純凈水的補充問題了)。
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