宝马脑洞大开 提高性能往发动机里喷水

2016-10-04 20:53:56来源: 头条汽车

蓝天白云梦是很多男孩从小就埋藏在心中的。宝马一直以来都是“富有驾驶乐趣”的代名词,正如其最深入人心的广告语“Sheer Driving Pleasure”一样,宝马始终在努力打造具有“纯粹驾驶乐趣”的座驾。

虽然如今的宝马在笔者眼里已经不再那么“纯粹”了,但宝马终究还是宝马,BMW的全称是“Bayerische Motoren Werke”(德语),中文名为“巴伐利亚发动机工厂”,宝马玩起发动机的激情也是牛逼的不要不要的。不要以为前不久英菲尼迪发布的量产版本的VC-T可变压缩比涡轮增压发动机是最前沿的“黑科技”,宝马有一个量产技术更“黑”,那就是量产水喷射系统发动机。没错,请相信你的眼睛没有看错,就是“水喷射”,这确实颠覆了我们脑海中“水火不容”的观念。

在2015年10月东京车展上,宝马正式发布了量产版M4 GTS,就是这辆车上搭载了量产版的带有水喷射系统的发动机。

这台3.0L双涡轮增压直列六缸发动机,最大输出功率500匹马力,峰值扭矩600Nm,比普通版本的M4上那台发动机要多出50匹马力和50Nm扭矩。

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,也就是说这个“黑科技”的幕后“黑手”是博世。该系统听起来就吊炸天,那么问题也来了。

水喷射系统是什么?

如上图所示,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。

它的工作原理是?

博世这套WIS水喷射系统的工作原理大致可以参考上图。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,是不是非常的新鲜,也相当的“黑科技”。

水从哪里来?

上面所讲解的工作原理中已经提到这套水喷射系统的构成中有一个水箱,也就是说水是由水箱提供的。那么问题又来了,水箱中的水消耗完了怎么办?小伙伴们不要急,我们先往下面看,因为你担心的问题博世的工程师们早就会考虑到。

它能带来哪些优点?

根据博世官方言论,这套水喷射系统具有以下优点:

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。

笔者担心这个系统会带来哪些问题,博世又是如何解决的呢?

问题1: 这套水喷射系统构成中水箱里的水消耗完了怎么办?

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。

也就是说,如果你是幸运的M4 GTS车主(前不久开幕的成都车展国内正式上市,售价199万元,且全球限量700台,中国地区仅配额15台),你不仅需要定期加注玻璃水,还需要定期(大概每3000公里)给行李箱中的水箱加水。博世还表示未来根据车型及空间的差异,水箱的规格也会不同。

而且,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。

问题2: 冬天用车,水箱中的水结冰怎么办?

既然是水,冬天极寒地区都可能会结冰,如果水都结成冰了,这套系统还怎么玩?博世当然考虑到这个问题了,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。按这么说,寒冷地区的土豪根本不用担心结冰问题了。

问题3: 进入气缸是否会让气缸及活塞等部件生锈?

对于这个问题,博世官方表示:由于喷入气缸内的水为蒸馏水,所以发动机不会有生锈的风险。对于这个解释,笔者认为比较牵强。即使原厂使用的水为蒸馏水,总不能保证客户在以后的使用中都加注蒸馏水吧。其实对于生锈风险,笔者认为确实是非常低的。因为宝马发动机的气缸及活塞等部件至少也是铝合金材质,或许更高级,而且表面都有有涂层处理,所以即使发动机在停止运转时,气缸内若有少量水蒸气残留,也是不会有生锈风险的。

问题4: 这套系统稳定性如何?是否会导致发动机进水?

我们都知道发动机进水会带来多么严重的后果。如果发动机在运行过程中,有大量的水进入气缸,由于水是无法被压缩的,所以活塞在运动过程中会受到非常大的阻力,往往会造成连杆弯曲甚至断裂,断裂的连杆会不受控制,很可能会“打伤”缸体、油底壳等部件。

博世这套WIS水喷射系统如果稳定性不佳,不正常工作情况下,会不会让气缸吸入大量的水呢?博世官方发言中不涉及这个问题,可能他们就没觉得这个会成为问题。笔者虽然提出了这个问题,相信小伙伴们也会有这个疑虑,但是笔者分析后觉得该系统导致发动机进水的可能性很小。因为该系统是由一个水喷射器往进气管内喷射雾化水,雾化水和空气在进气管内预混合,当进气门开启后,混合气才能进入气缸,而且每次进气门开启后进入的混合气就会做功被消耗,然后通过排气门排除废气。

我们假设该喷水系统不正常工作,主要会表现为以下两点故障:

① 不喷水;

② 一直喷雾化水或者喷出的量比正常状态要多。

对于故障①,这个故障带来的后果等同于水箱没水可用了,上面已经介绍了,没水不会影响发动机的正常使用;对于故障②,笔者认为不至于造成发动机进水故障,充其量就是进入气缸内的混合气含水量较高,对发动机原本设定的Water Boost模式下的动力性和经济性有一定影响。

另外,宝马还表示以后还有更多量产机型(三缸、四缸)会搭载这套水喷射系统;而博世这边表示这套系统为“博世独创”,以后会提供给更多厂家采购。

飞灵观点:博世的这套“黑科技”被宝马抢先搭载到量产车型上,可见博世和宝马对这套系统的稳定性已经很有信心了。但是众多“黑科技”都有前车之鉴了,英菲尼迪的线控转向技术宣布了召回,而前不久发布的量产可变压缩比技术也将会得到实际量产车型的验证。这套喷水系统确实看上去高大上,但是到底中不中用,我们一起盯着宝马M4 GTS的实际表现,希望以后不要看到这700台M4 GTS被召回的消息,且原因是喷水系统故障导致发动机工作异常。

关键字:宝马  发动机  水喷射系统

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/article_2016100416199.html
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