水變不成油,但「噴水發動機」真的存在

童濟仁汽車評論  編輯丨吳邪

這要從當年騙慘全中國的「水變油」事件說起。從1984年開始，到1996年為止，王洪成僅靠「水變油」的荒謬把戲，橫行了十餘年之久，期間不乏學者、政界和媒體為之背書，裹挾其中。科學的荒漠是可怖的，「偽科學」成了搖錢樹，這是一個時代的悲哀。

既然「水不可以變成油」，那麼今天要聊的「噴水發動機」又是怎麼一回事？且聽我慢慢道來。

▎蒙蔽全國的「水變油」事件 

1993年1月28日，《經濟日報》曾刊登一篇4000餘字的文章，稱讚王洪成的「水變油」技術，甚至有意將其歸為中國「第五大發明」。在此之前，《人民日報》甚至明確登出數據，表示「水變油」技術的節油率達到了44.84%。「水變油」後來席捲全國，與媒體的推波助瀾不無關係。

其實，站在今天的立場上，「水變油」明顯就是無稽之談，也是赤裸裸的偽科學。難道就因為水是由氫氧元素構成的，就可以做燃料嗎？有一點化學常識的，應該都不會輕易相信這個騙局。王洪成所聲稱的「膨化燃料」，其實也就是大躍進時代燃油摻水的變種，本是用來「放衛星」的自我迷幻，其中加入的肥皂乳化劑，對缸體腐蝕尤為嚴重。

之所以提到「水變油」這件事，原本是想作為「噴水發動機」的一個過渡。巧合的是，網絡上最近爆出了「太極與格鬥術擂臺PK」的熱點新聞，傳統武術被質疑為「騙術」的輿論甚囂塵上。姑且不加入「武術真偽」的辯論賽，其實只想提一點，某些「武術偽宗師」的招搖撞騙，又何嘗不是「水變油」騙局的翻版，再聯想到曾經的「氣功熱」，沒有科學的荒漠著實是可怖的。

▎為了減排，船用發動機選擇「噴水」 

首先需要明確一個前提，「水的確不能變成油」，向發動機缸內噴水，絕不是把水當做燃料來使用的。如果「故紙堆」，在歷史上也曾出現過發動機噴水的「實際案例」。

諸如，二戰時期，各國空軍通過缸內噴水的手段壓榨出發動機更多的動力輸出；到了上世紀60年代，美國通用就曾在名為Oldsmobile品牌的V8發動機中採用這一技術，但噴入的其實是水與酒精的混合物；即使在今天的改裝圈，「進氣道噴水」也是一招常見的改裝大法，改裝派的發燒友並不陌生。

船用發動機，也常常採用「缸內噴水」的辦法以實現氮氧化物減排的效果。以瓦錫蘭NSD公司開發的船用柴油機為例，通過特殊的結構設計，可以向發動機的燃燒室內直接噴水。柴油機的一大汙染物就是「氮氧化物」，而氮氧化物生成的必要條件之一是高溫，向缸內噴水，可以利用蒸發吸熱的原理達到降溫的效果，從而抑制氮氧化物的生成，降低比例為50%至60%。

▎寶馬M4的水噴射系統  

真正令很多人認可「水噴射系統」的，還是要追溯於寶馬曾在2015年2月份推出的改裝版M4。這款M4主要應用於MotoGP賽事的安全車。發動機的特別之處在於加裝了一套水噴射系統，但值得注意的是，水霧噴嘴仍然布置在進氣歧管的位置。當渦輪吸入了高壓空氣之後，進氣氣流途經進氣歧管，水霧順勢噴出並高溫氣化，由此帶走部分熱量，以幫助進氣氣流降溫。

進氣氣流降溫有啥好處呢？簡單理解，「熱脹冷縮」，類似於中冷器，在降溫之後，空氣的密度增大，可吸入的空氣體積也就更多，燃燒也就更充分。具體來講，主要有以下兩個方面的優勢。

其一，消除爆震。爆震其實就是「不可控的燃燒」，在高溫高壓的情況下，油氣混合物意外自燃，對經濟性和動力性造成負面影響。噴水的核心要義仍然是「降溫」，溫度降低之後，在一定程度上抑制了爆震。一方面，我們可以將點火時間適當提前，以提高動力輸出；另一方面，我們也可以優先使用辛烷值標號更低的汽油。

其二，提高壓縮比。壓縮比的直接制約條件就是爆震影響，所以說，當爆震被抑制之後，壓縮比也可以適當「再提高」。而高壓縮比，意味著更高的動力輸出，也意味著油氣混合物的燃燒將會更加充分。即使落腳到減排層面上，類似於上文提到的「船用發動機」，氮氧化物的排放也會得到一定程度的改觀。

紅圈標示為水霧噴射▐

▎實驗室中的蘭金循環 

這個時候，有人就會發出疑問，既然「噴水」這麼好，這樣的發動機為什麼不儘快量產，並投向市場呢？最大的攔路虎是「成本」，也包括一些噴水的弊端：1、加入噴水設備，首先需要再設計一個水箱，而且，所噴入的水也絕不是從自來水管上接來的，需要純淨水。也有方案提出與空調冷凝水形成一個循環，可以去嘗試；2、水與氮氧化物仍不可避免地會生成酸，對缸體有腐蝕之嫌。

然而，這並不是說，「噴水發動機」的研發就沒有實際意義了。從科研的層面來看，圍繞「噴水」技術，仍有很多前沿性的研發成果。以基於蘭金循環的二氧化碳回收動力系統為例，參考於如下這張圖：

基於蘭金循環的二氧化碳回收動力系統▐

E表示取消了掃氣過程的二衝程往復式發動機，功熱轉換原理依據於蘭金循環。在這套系統中，助燃劑不是空氣，而是純氧（最初為液態），在進入E之前，勢必要氣化吸熱，同時可以將最後排放出的二氧化碳「凝華」為乾冰。而乾冰本身就是可以「賣錢」的，比如注入碳酸飲料，用於人造雨或者舞臺表演等。

FH是給水加熱器，也就是說，在E中反應之後的「熱產物」（二氧化碳和水），將會流過FH並加熱其中的水。重點提到的「噴水」功能，就是由FH通過途徑3向E中噴射實現的，這樣做的優勢還是在於降溫，因為純氧與燃料的反應速度很快，需要降溫來把反應速度「壓下來」、「控制住」。

FP作為給水泵，可以把「熱產物」中分離出的水，反向供給到FH中，實現一個有效的循環。這套系統暫時還是處於實驗室層面的研究設想，如果走向量產，仍是一條很長的路。但是，起碼可以證明，發動機技術並沒有「隕落」，其實還有很多方面可以深入研究。

蘭金循環P-V圖（二衝程）▐

▎反思

寫這篇文章有一個初衷：節能與減排已是大勢所趨，在這樣的背景下，以電動化為主的新能源成為所關注的熱點。但隨之而來的，也有對於「電動化是否真正環保」的尖銳質疑，畢竟，如果解決不了「電怎麼來的」這一源頭問題，「電動即環保」很難服眾。

我一直堅信，汽車的未來沒有「一家獨大」，針對動力系統，也應該多管齊下，電動車可以搞，氫燃料電池也不能落後，但發動機技術亦不可就此「荒廢」。有人說，電動化是一種彎道超車，足以幫助中國跳過發動機技術的百年壁壘，然而，這樣真的好嗎？國內發動機技術的研發就要「淺嘗輒止」了嗎？

預計2025年，發動機的效率將會達到50%，那個時候，中國準備好了嗎？在技術的突圍戰中，一個都不能少。