用风扇给发动机降温可以吗(发动机能不能直接喷水降温)

相比很多南方司机在雨季最怕的就是城市道路积水导致发动机进水,因为发动机进水后,由于水的不可压缩性,活塞运动行程将会变短,从而导致发动机连杆变形,发动机报废。然而这是不可控的发动机进水状态,如果刻意的在恰当的时间向发动机喷入适量的水,那么将有利于提高发动机的动力性、经济性并且降低排放,这就是先进的发动机注水技术。

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发动机注水工作原理

在内燃机中,注水也称为防爆喷射(anti-detonant injection),比如在奥托循环发动机中,发动机热效率的提高主要受制于压缩比的提高,压缩比过高会导致爆震和早燃。那么向发动机中注入适量的水(10%左右),水分汽化吸热,可以起到一定的冷却效果,提高发动机进气效率,另外由于水比热容要高于空气,从而使整个混合气可以吸收更多燃烧释放的热量,从而降低燃烧温度。

研究表明,发动机注水技术主要有以下作用:

1、低温燃烧,提高有效热效率;

2、抑制发动机爆震;

3、提高压缩比,提高发动机动力性、经济性;

4、降低PM数量,减少NOx排放。

许多注水系统使用水和酒精的混合物(通常为甲醇,比例接近50/50),并且含有微量的水溶性油。由于其高密度和高吸热性,水提供了主要的冷却效果。甲醇具有可燃性,辛烷值较高,具有良好的抗暴性,也可以作为水的防冻剂。而添加油的主要目的则主要是防止注水和燃油系统的腐蚀,另外就是在发动机高负荷运行状态下起到辅助润滑的作用。

发动机注水型式

根据注水喷射器在发动机中的位置不同,发动机注水技术可以分为进气道注水技术和缸内直接注水两种型式。

1、进气道注水:注水喷射器布置在进气道,在进气过程中,水与气流一道进入气缸,均匀分布于燃烧室。采用此种布置型式的主要优点是发动机改动简单,缸盖结构无需改变。宝马M4 GTS发动机采用的注水系统就是此种布局,效果图如下所示。

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2、缸内直接注水:缸内直接注水就类似于缸内直喷技术,将喷水器直接喷射进燃烧室。如下图所示,发动机模型中有两个喷射器,一个用于控制燃油喷射,另一个用于注水。此种结构相对于上一种就显得复杂,需要改变气缸盖结构设计。另外,喷水器直接插入气缸,对喷水器的性能要求也更高,从而提高了部件的成本。

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宝马M4 GTS发动机所采用的就是由博世提供的注水喷射系统Water InjectionSystem (WIS)。这套系统应用在带有涡轮增压器的直喷发动机中,通过在进气道中增加注水喷射器将水雾化并喷射到进气道与空气进行预混合,然后混合空气随着进气冲程进入气缸。点火燃烧,汽油、空气、水雾充分混合并吸热做功,以达到降低进气温度的效果,从而允许发动机获得更高的涡轮增压压力以及实现提前点火,并且有效抑制发动机爆震的产生。

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根据BOSCH提供数据,采用注水系统后,相对没有采用WIS的M TwinPower涡轮系列六缸发动机,燃烧温度降低了25°C,动力性能提升5%,功率从425hp增加到493hp,最大扭矩从550Nm增加到600Nm。在WLTC工况下节油效果可以达到13%,CO2排放可以减少4%。因此从本质上讲,博世注水系统是一种减少污染,提高汽油发动机效率的辅助系统。

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注水系统与燃油供给系统类似,由注水喷射器、水轨、水泵、电子泵控制单元、发动机控制单元和水箱(5L)组成。注水喷射器通过进气口将精细的水喷射到发动机燃烧室中。注水喷射器连接到水轨上,水轨为喷射器提供水。根据设定,水箱每隔3000公里需要重新加注,当然具体的加注周期取决于车辆的实际使用情况。

小结

目前BOSCH、宝马、FEV、现代等公司均在大力开发注水直喷发动机技术,随着油耗和排放法规加严,发动机注水技术未来在汽油发动机上的应用前景巨大,是提高发动机有效热效率,优化燃油经济性,降低氮氧化物排放和碳排放的重要技术手段。小编唯一担心的是,搭载了注水发动机的汽车,车顶是不是需要背个塑料大水壶?


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