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往發動機內噴水是否能提高發動機性能?

2017年08月26日 知乎問答精選 暫無評論 閱讀 23 ℃ 次

【JianbinLIAO的回答(14票)】:

細分專業方向雖然不是發動機,不過也就拋磚引玉一下吧

1. 往發動機內碰水真能提升動力,降低油耗,減少有害氣體?

提高功率?是的。

往發動機裡噴水,最直接的作用就是:降溫

無論是進氣歧管噴射還是缸內直噴,都能達到這個降溫效果。

而降溫隨之帶來的,就是相對低溫的燃燒氣體以及更高的氣體密度。

這是導致功率升高的直接原因。

降低油耗?不好確定

至少所謂通過水蒸氣膨脹做功來降低油耗,

這需要很好的發動機控制,以及很好的水霧化技術

降低油耗這一結果,我猜想可能在台架層面的體現會比較明顯

當然畢竟是新技術,不好說

不過至少2014年,對這一技術的看法還是:對油耗幾乎沒有負面影響

因為方向問題,所以瞭解不到太多更新的技術,也希望有更專業人士解答

減少有害氣體?毋庸置疑

這可以說是這項技術的初衷。

這也是為什麼這項技術最開始都是著眼於柴油機。

因為柴油機溫度高,壓縮比大,更容易產生氮氧化物NOx

噴水降溫能夠抑制NOx的產生。

2.既然這麼完美,其他發動機廠商難道沒有想到這辦法,是有什麼難點麼?

當然想到了。

這麼說吧,其實現代汽車的技術,雛形和概念,絕大多數都在50-80年前,都已經提出了。

只不過因為電子電控技術的發展,很多技術才真的能用起來。

發動機噴水這一個技術最早的應用可以追溯到二戰,之後陸陸續續也有很多研究。

但是知難行易,道理我都懂,就是做不做得出來的問題

就比如最簡單的一個問題,水分怎麼噴射?

要是缸內直噴,水分的霧化,擴散,流動

這些要怎麼設計,才能達到預期的效果呢?

進氣歧管噴射呢?也一樣,

流場要計算,怎麼通過進氣產生的渦流讓水分更均勻分佈...等等

這些都是非常難的課題,比看上去難多了。

流體動力學仿真本來就是很頭大的一件事情

何況這都可以算多相熱流體動力學了

而且計算流體動力學不能替代試驗,而發動機氣缸內的流場測量,也是件很頭大的事情。

這麼說吧,光講道理的話,聽上去非常好的技術,研究院裡一抓一大把。

但是如果要說到應用上,那就還有很長很長的路要走。

不是說有什麼難點,而是難點多了去了

還有一個問題,就是各個公司的策略不同

大多數汽車公司都沒辦法把所有可能的好技術都來研究一遍

這種前沿科技,很多都是淺嘗則止,所謂技術儲備,有一小撮人在稍微跟進

只有那些被公司挑中,要用來賭一波未來發展的技術,才會大張旗鼓的研發。

就好像當年新能源之爭

混合動力,純電電動機,燃料電池,世界各大勢力紛紛選擇不同的方向押寶。

豐田壓混合動力,非常成功。

中國科技部壓的是燃料電池,結果大家都知道了。當然現在已經轉型了。

【tensorspace的回答(2票)】:

看了一下英文媒體,說的是這麼回事。進入發動機的空氣如果溫度過高,那麼空氣的密度會降低,發動機吸氧燃燒的效率就會下降,所以增壓器都會有風冷散熱器這個部件,同時如果溫度過高燃燒產物中氮氧化物也會升高。bmw這個相當於進一步,用水來給吸入的空氣降溫。不過這種噴水可不是簡單的把水噴到氣缸,這樣會引起氣缸受熱不均,爆缸是肯定的,這個設備會跟空氣加濕器一樣,把水變成微小的顆粒,能在氣缸中瞬間蒸發成水蒸氣和空氣均勻混合。而且這個跟地下改裝車的噴氮裝置一樣,都只是在極限情況下臨時開啟,並不是準備長期使用。

【JacquesChen的回答(1票)】:

噴甲醇倒是一舉兩得,既能降溫,又能提高功率

【王睿的回答(0票)】:

記得二戰時的螺旋槳戰鬥機無論美德都有噴水加力,所以,應該不是什麼高新技術

【一個法師的回答(0票)】:

想到了mad max……

【塗塗的回答(0票)】:

第一點:理論上能降低排放。

因為水的比熱很大(4.2),汽化能降低缸內燃燒溫度,減少nox產生。

第二點:降低油耗,理論也上是可以的。

水的汽化是一個膨脹過程,這時候缸內類似蒸汽機的原理,膨脹推動活塞做功。

然而為毛說是理論上的呢?

因為汽油機是點燃式,火焰是從火花塞開始擴散,如果噴水壓力過低或過早,可能引起火核淬熄,燃燒不均勻,生成大量HC。

如果提高噴射壓力,增加的高壓水泵必然帶來發動機的機械損失增加,影響淨功率。

這一技術不新,然而工程化的應用效果如何,值得關注。

【董芮銘的回答(0票)】:

二戰時候的航空發動機就有應用噴水加力,能增加功率是肯定的,以前我猜測可能是水氣化以後體積急劇膨脹,增加了壓力,不知道對不對

【lonerwolfy的回答(0票)】:

發動機什麼的不懂,但當年全國瘋狂研究水變油的時候,有人確實發現水油混合噴霧的燃燒值比純油更高

【得道高僧的回答(0票)】:

普拉特惠特尼雙黃蜂,七十多年前的技術了

【JoeyPang的回答(0票)】:

其實進氣管水噴射降溫系統不是寶馬首創,很多年前就已經出現在一些高增壓的改裝車或賽車上面。

如果題主有留意,這些改裝車,賽車和問題中出現的這台安全車,它們的共同特點是什麼?就是工況幾乎完全是賽道,工作強度和壓力極大,然而期望壽命卻很短。

水噴射系統正正就是這麼一種短期極為有效,長遠卻毫無益處的引擎輔助系統。

它的工作原理是向增壓後的引擎進氣噴入適量的水或甲醇溶液,通過其蒸發吸收大量的熱,解決高增壓值下,連巨形中冷都拿其沒辦法的進氣高溫問,進而能讓引擎工作溫度得到控制,讓機件壓力和爆震利率降低,燃燒質量提升,所以馬力和尾氣都能達到更高標準了。

既然好處那麼多,為什麼不都用上呢?因為就目前的技術而言,它的壞處更多!

首先是對機件的損傷: 不論噴入的是水還是甲醇,結果都會是缸內水蒸氣含量的大幅飆升(甲醇跟汽油的氫含量差得那叫一個遠)。而缸內的NOX乃至CO2,與水一結合,就是酸!發動機本身是金屬啊,酸對它有多致命還需要我說明嗎?

其次就是對用戶日常使用便利性和成本的影響: 任何進入發動機內的東西都是需要嚴格控制質量的,就算是水,也絕不是自來水加滿就成。它必須是經過精細處理的去離子純淨水,或者是去離子純淨水與高純度甲醇勾兌出來的溶液,可以想像這東西一定不便宜,可以參考柴油車的尿素溶液。

而且作為一款性能車,即便不考慮車身設計上已經很難找到位置去塞多一個水壺,單單考慮增重問題,都意味著這個水壺體積絕對是有限的。情況一下子就又變成了跟高排放標準柴油車的尿素罐一樣了: 需知道大眾在北美柴油車排放作弊一事,很大的原因就在於添加尿素的的確確會讓用戶感到厭煩,甚至已經到了影響購買決定的程度,所以大眾才不得不鋌而走險寧願作弊也不加尿素罐的。

這裡還沒說到高酸高水會讓機油劣化速度飆升,換油週期大大縮短的問題呢……

當然,上述問題以後會不會因為技術的升級而有改進呢?我們不確定,只是短期內,這技術也只能是專屬於非常特定的場合了。

以上。

【小雨點的回答(0票)】:

這確實有效,不過他帶來的問題也是巨大的,所以不採用這個方法

【知乎用戶的回答(0票)】:

我想到了,戰鬥民族往米格發動機裡噴灑高度烈酒的例子╮( ̄▽ ̄)╭

標籤:-汽車 -發動機 -寶馬(BMW) -汽車發動機


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