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往油里注水?宝马就这么干了

作者:车猫 2016年05月19日

几年前,中石化集团公司被爆在汽油中注水,多辆豪车开出加油站仅200米就相继趴窝熄火,参水汽油不但损害汽车使用寿命,影响车主正常行驶,甚至会造成道路交通事故,可谓人人憎恨。但是,就在上星期的北京车展上,宝马发布了全球首台主动“往油里注水”的量产车——M4 GTS。这到底是怎么回事呢?

往油里注水?宝马就这么干了

俗语有云“水火不相容”,在很多人的认识中,水和火本是两种性质相反的东西,根本不能相互容纳。可在巴伐利亚人的眼中,水和火不但能共存,更是把“水善利万物而不争”在他们家的发动机上完美地呈现了。

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得益于M4 GTS上的水喷射系统,普通版M4上的S55 3.0升直6双涡轮增压发动机被推到了500hp和600Nm的表现,可怕的是,纽博格林北环成绩更是能干到7分28秒,比普通版M4快出22秒之多,成为Bimmers的终极利器。


水量、油量精密计算

在传统发动机中,如果汽油内被参有一定水分,会造成燃油泵或者喷油器锈蚀,或者被水垢堵塞,最后导致发动机寿命下降,但宝马却觉得,水是涡轮发动机缺点的完美治愈者。

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M4 GTS上这套水喷射系统称为Water Injection System,整套系统需与宝马HPI高精度缸内直喷系统配合工作。如上图所示,进气道中增加了水喷射器,该喷射器先将精密计算后的定量的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,高精度喷油器直接把定量的汽油喷射到气缸内,在点燃汽油的时刻,汽油其实是在和空气和水雾的混合气体进行反应并做功。


给发动机洗“冷水澡”

体积为5L的水泵放置在行李箱下方,通过三个注水阀分别对6个缸两两以喷雾状态喷水,以达到显著冷却进气温度的效果,宝马给出的官方数据称,进气歧管内的空气温度能稳定在25摄氏度左右。

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除此之外,水的比热容大,需要很大的热量才能蒸发,水蒸发时周围燃烧着的物质温度就会降低;而且水比汽油重,因此喷入汽缸内的水雾便会被汽油分子包住,能增加汽油的燃烧面积,汽化后的水分子便带走了高热,降低发动机工作温度。

如此一来也能有效减少发动机爆震发生的可能性,且对于高性能车型来说,温度与爆震情况降低后就可以把点火更为提前或者把增压值增大,对于性能上的输出更为直接。

有效防止发动机爆震发生,对涡轮增压发动机来说是非常有意义的,以往增压发动机配合较低的压缩比就是要防止爆震,如今有了这套系统,增压发动机就能用更高的压缩比,从而使发动机有更高的扭矩输出。


用来省油!水变油?

涡轮增压发动机里,高转速高负荷工况时,排气温度会非常高;长时间工作可能损坏涡轮增压器以及排气系统,因此必须进行燃油加浓喷射,用燃烧不掉的汽油对增压器、排气系统进行冷却。

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宝马巧妙地用水代替了汽油,由于水喷射系统的作用,高负荷运转下,发动机的能耗有一定程度上的改善,这让M4 GTS比没有该系统的其他高性能车,在极端工况情况下不会白白地浪费掉汽油,具有更好的燃油经济性。

而且,空气的温度较低时,含氧量也会较高,更多的氧气进入到气缸内,可以使燃烧更加充分,从而使发动机的燃烧效率得到提升,油耗也会相应有所下降。


B38也将有水喷射

宝马的那台1.5T三缸B38发动机一直是宝马最顶尖科技的集成者,水喷射那么好,当然不能少了它的份。

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与M4 GTS上的S55发动机不同,宝马工程师这次直接将水喷进了气缸;B38发动机上配备的是缸内水直喷系统Direct Water Injection System。油水混合物直接由发动机的高压油泵喷射产生,行程雾状,根据发动机的转速、油门开度与缸内温度,油水混合物将在高压油泵中以不同的比例相混合;极端时,混合物含水量高达30%。


并不是没有缺点

这套系统必然需要在车上额外增加一套水箱,水箱太大,会影响车辆的轻量化和空间利用率;水箱太小,水很快就用完,得给水箱经常加注一定量的水,否则等水耗尽了这套系统就没法继续工作了,还要应对来自于严寒冬天的挑战,温度太低了水箱可能就完全冻住了,而且水垢会造成喷射器的堵塞,甚至腐蚀喷射器。

随着时间推移,我相信这套水喷射系统会变得更加完美,并且装备在更多的车型上。


彩蛋:双增压算什么?宝马给你四增压!

记得M550d上面那台三涡轮怪物吗?在怠速状态至1500rpm内,只有一个小涡轮增压器运转;超过1500rpm,将会有一个大涡轮增压器加入工作;当到2700rpm的时候,第三个涡轮增压器会加入工作中来。

最近,在维也纳国际汽车研讨会上,宝马正式公布了这台发动机的升级版,全新四涡轮增压3.0升直六柴油发动机,400hp的输出,最大扭矩被限制在760Nm。

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外媒给了此次的四增压器柴油发动机两种推测,一是在原来三增压的基础上,加入一个电子小涡轮来使低转速时有更好的响应;另一种推测是,原来的层层推进三涡轮,变为两大两小,两层推进。到底是哪种?我们拭目以待。

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