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热效率提升 一汽集团喷水发动机专利曝光

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车辆的油耗与发动机密切相关,为了降低油耗,车企会不断采用新技术,来提升发动机的热效率。而一汽为了提升热效率,还考虑向发动机中“喷水”。

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网易汽车6月17日报道 近期,中国第一汽车股份有限公司申请了“喷水发动机”(此为简称)的发明专利。该专利是一种用于喷水发动机的水箱温度控制系统及其控制方法,是喷水发动机正常运转的重要辅助系统。



向发动机中喷水,本质上还是为了提升热效率。众多车企为了提升热效率,普遍采用提升发动机气缸压缩比的技术路线。压缩比越高,发动机发生爆震的可能性也就越大。而喷水技术则可以向进气歧管或者缸内喷水,降低发动机做功的环境温度,有效抑制爆震的发生,同时能够提升发动机的整体热效率,达到降低油耗的目的。

但是,水在零下温度时就会出现结冰状况,同时发动机内喷水装置内的水源冻结会造成部件损坏,系统设定现有的喷水系统在环境温度接近0℃时就会停止工作。因此,发动机喷水技术在高寒地区就存在很大的限制因素。

※一汽喷水发动机专利※

此次,一汽申请的发明专利很好的解决了喷水装置的结冰问题(加入了水箱温度控制系统),能够保证车辆即使长期行驶在极冷环境下。该用于喷水发动机的水箱温度控制系统,包括水箱、加热模块、采集模块和控制模块。其中,加热模块包含电加热单元和发动机冷却液加热单元,通过传感器感知外界环境温度,并对车辆的水箱、和发动机内部的喷水装置分别加热;避免喷水系统结冰,造成损坏,或者无法正常工作。

【课外阅读】

※博世发动机喷水技术※

值得一提的是,宝马现款M4 GTS车型也配备了发动机喷水技术。该车搭载3.0L双涡轮增压直列六缸发动机,最大功率500马力,最大扭矩600N·m,并且增加水喷射冷却系统,采用双机油泵等;匹配7速双离合变速箱,官方0-100km/h加速时间为3.8秒,而极速可达305km/h。


但是M4 GTS身上这台发动机最亮点的核心技术——水喷射系统,其实是由博世公司提供的。博世发布的这款水喷射系统名为“Water Injection System”(WIS)。结构上就是在传统进气道中增加了一个水喷射器(Port Water Injector),该喷射器先将水雾化并喷射到进气道与空气进行预混合,当进气门打开时,进入气缸的不再只是空气,而是空气和雾化水的混合气,与博世原有的汽油直喷系统配合增加燃烧效率。


该系统当发动机处于高负荷状态(High Engine Load)状态下被触发,由水泵(Water Pump)将水箱(Water Tank)中的水输送到水喷射器(Water Injector valve)喷射入进气道,与空气预混合,随后进入气缸,降低气缸中油气混合气的温度,从而提高燃烧效率;该工作模式被称为喷水助力(Water Boost)模式。



根据博世官方言论,这套水喷射系统具有多项优点:1为进气过程提供冷却,类似于对进入气缸的空气降温;2可以有效的防止爆震的发生;3可以提高发动机的压缩比,从而让发动机能够提供更大的扭矩;4能够简单且高效的降低油耗,特别是高负荷和低转速工况;5避免燃油的加浓喷射以及能够降低排气温度,特别是高负荷和高转速工况。

这套系统在工作过程中用水量很小,所以需要存储的水量不需很多。如M4 GTS在它的行李箱内有一个容积仅为5L的小水箱。此外,博世还指出在绝大多数用车情况下,水箱平均只需每1800英里(约2900公里)加注一次。这个加注频次应该比加注玻璃水的频次更低。


博世还表示及时水箱中的水消耗完了,发动机也仍可以在普通工作模式中平顺运转,完全不会影响使用,只是前文我们提到的Water Boost模式无法使用而已,因此动力性和经济性相对有Water Boost模式时会稍有下降。

另外,如果水都结成冰了,这套系统还怎么玩?博世管理层成员Dr. Rolf Bulander表示:首先,在发动机启动时及热车阶段,这套喷水系统不会启动;另外,该系统使用了一套加热系统来防止水箱结冰,但并未说明热源是由发动机本身提供还是采用独立的电加热总成。

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