水,發動機,這幾個字組合在一起,有沒有想起什麼?
2019年,水氫發動機、青年汽車以及青年火了一把,畢竟聽到關於「汽車加水就能跑」的說法,是個正常人都會驚掉下巴,差點就以為下半生無需關注油價了,以為可以和「兩桶油」說再見了......
然而這事的結果,還是在預料之中,網友們更是犀利地評價水氫發動機:「應該拿不了諾貝爾獎,拿個奧斯卡影帝獎沒問題。」
其實一直以來,發動機的燃燒做功,似乎都與水沾不上邊,如果水進入了氣缸,那是一件可怕的事。為啥老司機一直告誡大家,在雨天萬不得已要涉水的時候,車子在中途熄火後就別再啟動發動機了,怕的就是發動機進水報廢,而且你只能自認倒黴。
所以,發動機向來是與水不「相容」的,換個說法,發動機其實怕水。
然而,一汽卻正在一款「噴水」發動機,並申請了發明專利,這是怎麼一回事呢?
市面上常見的四衝程發動機,有進氣、壓縮、做功和排氣四個行程,在多個循環之後,發動機的溫度會隨之而升高,而為了追求高熱效率、達到更省油的目的,許多車企會通過提升壓縮比的方法來實現更佳的燃油經濟性,畢竟環保、油價話題越來越受關注,一款高熱效率的發動機,可能比一臺動力強勁的發動機更受歡迎。
但壓縮比這玩意,並不是越高越好,在大家的意識裡,高壓縮比發動機通常是中高端車在用,也因此它們需要添加更高標號的燃油,否則會出現爆燃爆震現象。
反過來講,如果一臺發動機做到高壓縮比的同時,還能降低進氣溫度、有效抑制爆震,那麼就更容易提升熱效率、達到節省燃油的效果。
而我們所說的「噴水」發動機,正是以向進氣歧管甚至是缸內噴水的方式來降低進氣溫度,這麼一來可以有效抑制爆震,給熱效率提升帶來更大的空間。
不過問題又來了,若是冬天溫度較低,水結冰了怎麼辦?倒是可以設定,當溫度過低時便停止噴水,可如此一來,在某些溫度較低的城市和地區,似乎就發揮不出大作用了。
一汽噴水發動機的解決方法,是設置水溫控制系統,實時監測水溫變化,當溫度過低時,加熱模塊可進行加熱,達到理想水溫,這麼一來,即便在冬季嚴寒地區,發動機同樣能實現噴水操作,降低了外界環境對發動機工作的影響。
毫無疑問,這一切努力都是為了提升燃油經濟性,而目前來看,一汽奔騰T77 PRO所搭載的1.5T發動機,其熱效率已超過了39%,看來在熱效率提升這事上,一汽是有執念的。
說到發動機噴水的問題,有人可能還想起了另一種發動機——六衝程發動機。
與四衝程發動機不同,六衝程發動機的工作程序為進氣、壓縮、做功、排氣、噴水汽化做功、排氣。六衝程發動機的優勢在於它只噴了一次油,卻做了兩次功,它的原理也不難理解:在發動機第一次做功後,趁著缸內的高溫環境,立馬把水噴進氣缸,水在高溫下變成蒸汽,體積急劇膨脹,產生的壓力再次推動活塞運動。
可以發現,六衝程發動機確實是將燃油的能量壓榨至盡,數據顯示,六衝程發動機的效率可比現有的四衝程發動機提升40%,若是柴油發動機,還可以達到更高。
但六衝程發動機也有著致命的弱點,這氣缸內一會油一會水的,潤滑問題怎麼解決?氣缸壽命會不會縮短?另一方面,第二次水蒸氣做功,產生的動力會和第一次燃燒做功的一樣嗎?這些問題如果能解決,六衝程發動機可能會當之無愧的神機。
19世紀以來,工程師們對於內燃機的追尋和改良腳步從未停下,也許你會說,為何要煞費苦心去提升內燃機那百分之一的熱效率?直接上電池和電機,研究混動或純電動車型不是更直接了當嗎?
這話雖然沒錯,當下已經有過半車企投靠了電動大本營,而有一部分車企,在新能源化的同時,仍不想放棄自己研究了幾十年甚至上百年的發動機。
混動車、純電動車更節能固然沒錯,但看著一臺又一臺大排量發動機漸漸遠去,成為珍稀物種,即便它們好像與自己(窮人)無關,但心裡也是說不出的五味雜陳,沒有引擎轟鳴、沒有轉速攀升過程的車,還有靈魂嗎?
所以,大師還是支持那些對發動機、對傳統燃油車不離不棄的車企,也許在找到正確方法後、在熱效率不斷提升後,未來大排量車型依舊能與我們共存!