现代/韩国高校联研发动机注水直喷技术

宝马之前展示的发动机注水直喷系统设计

近日，现代汽车汽油发动机研发团队以及韩国科学技术院(KAIST)的科研人员已成功合作，双方共同在一家发动机研究期刊上发表了一篇论文，该论文主要是研究在高载荷条件下注水直喷技术对汽油发动机的影响。

目前宝马、博世和FEV公司均已在大力开发注水直喷发动机技术。现代和KAIST研究人员也希望通过直接将水注入发动机气缸中(直喷压力为5 MPa)，最终探究其对汽油发动机性能和碳排放的影响。

宝马注水直喷系统发动机

研究人员指出，当发动机在处于或接近全节流(即加足马力)的状态运转时，通过精确控制发动机气缸的注水量可以产生冷却效果，从而在提升发动机功率输出和扭矩的同时也能降低油耗和二氧化碳排放量。

此次测试的样本为一台1.6升自然吸气发动机原型，该发动机压缩比为13.5，同时还配备了注水直喷和燃油直喷系统。其中汽油缸内直喷喷油器也可以用来注水，按照固定时间法原则，在发动机上止点后−120度曲柄角的位置有规律地完成注水操作。

通过测试，研究人员发现，往气缸内注水可能会对部分载荷状态下爆震现象的发生起到缓解作用，而起初爆震现象之所以发生主要是因为存在较高的发动机压缩比。与此同时，注水直喷技术也使得发动机点火时间得到优化，制动效果及油耗也明显改善。

而在满载荷条件下，发动机转速达到1500至3000转/分钟时，注水也有效地降低了在气缸内的温度和排气温度。这也避免了过去所采用通过过度燃料供给来实现冷却的方式或者降低因制动带来的油耗问题。

研究人员还确定了注水的最佳时机。由于注入过量的水也可能会给燃烧效率、燃烧持续时间及循环效率造成负面影响，因此合理的注水量可以在提升发动机转速的同时避免爆震发生。