「燒水汽車」是否可行？如果可行是否有實用價值？

01-16

相關新聞：90後農村小伙實現「汽車燒水」獲國家專利

首先，這個報道中的現象可以存在，但是對於產生這個現象的原因，小伙和記者都需要提高姿勢水平。

先說結論：這根本不是因為水燃燒了，而是因為水在一定程度上提升了發動機的進氣量，達到了類似安裝渦輪增壓的效果，所以才有了新聞里省油增推的神奇功效。水本身在發動機里不會燃燒。

發動機注水作為一種提升功率的手段，至少從二戰時就開始得到廣泛應用。一個知名的例子是德國的戰鬥機 Fw 190

Fw 190後期裝備的BMW 801發動機從801 D-2改進型開始嘗試在渦輪增壓器後方噴射被稱為MW 50的水-甲醇混合液，以達到短時提升功率的目的。

MW50試用之後效果拔群（wiki原話是dramatic），一方面的效果是在增壓器（嗯，跟我們平常說的渦輪增壓差不多一個意思）後面注入MW50可以將增壓器出口具有較高溫度的氣體冷卻，進一步提升進入發動機的氣體量。另一方面除了增加氣體量之外，還可以防止發動機爆震（嗯，就是發動機壓縮衝程混合氣溫度身高導致混合氣體提前燃燒的那個效應，防爆震也是以前含鉛汽油加入鉛化合物的目的）。MW50中的甲醇本身也具有防爆震的效果，同時還可以降低水的冰點，以防在高空結冰。MW50中還有0.5% 的Schutz?l 39，一種油基的防爆震添加劑。增壓器壓縮比不變的時候加入MW50可以使801 D-2提升100 hp (75 kW)的功率，而考慮到冷卻效應之後可以允許增壓器進一步提升壓縮比，一共可以獲得500 hp (370 kW)的額外功率。考慮到801本身的基礎功率是1500 hp~1600 hp，這套注水加力措施的效果還是很可觀，但是會犧牲發動機壽命。德國在後期還使用了將甲醇含量從50%降低到30%的MW 30，以及甲醇-乙醇混合的EW50和EW30，在緊急情況下，純水也可以勉強使用

而到了戰後，關於注水加力的研究大部分集中在渦輪機上（例如噴氣發動機）。一般認為渦輪機噴水可通過水汽化大幅吸熱，降低壓氣機後氣體的溫度，增加進入燃燒室的空氣量。注水一般選擇在高壓壓氣機之後或者燃燒室之前。與MW50一樣，為了防止水在高空結冰需要加入適量甲醇。但是考慮到大部分客機的機艙加壓是直接引流高壓壓氣機的氣流，所以若是在高壓壓氣機之後注水的話會將甲醇引入客艙，所以客機發動機一般選擇燃燒室注水。

上圖就是斯貝發動機的噴水結構，可見也是在燃燒室內，直接依附於噴油機構。這個斯貝發動機啊，飛豹用的就是它和它的國產型號。

雖然我們平常不常聽說，但是其實好多飛機都裝了噴水加力，比如747-100/200之類的，到了20世紀80年代之後逐漸減少。發動機注水加力的另一個顯而易見的好處是在高原或者高溫地區可以補償由於低壓和高溫帶來的發動機損失，使飛機可以維持正常的起飛性能。

所以，這根本不是因為水燃燒了，而是因為水在一定程度上提升了發動機的進氣量，達到了類似安裝渦輪增壓的效果，所以才有了新聞里省油增推的神奇功效。水本身在發動機里不會燃燒。

總的來說，這孩子重新發明了一遍輪子。

參考資料：

Focke-Wulf Fw 190

BMW 801

MW 50

燃燒室中噴水的燃氣輪機循環方案的分析研究--《西安交通大學學報》1962年01期

雨水對飛機發動機的影響

必須要給 @賀仙反對。

內燃機注水這技術...二戰各國空軍/陸航/海航就開始玩了好伐。

P51H: 發動機額定功率1500hp，注水加力1720hp[1]

零戰的榮三一型發動機也有注水加力[2]

P47D也有[3]

早在1942年，NACA(美國國家航空諮詢委員會)就有報告證明了航空引擎注水有助於冷卻氣缸[4]

NASA的也有報告證明航空引擎注水可以減少氮氧化合物排放[5]

2013年第52期《Applied Thermal Engineering》提供了完整的關於內燃機和渦輪/渦扇發動機的注水加力和氮氧減排的literature review以及模擬，結論是水或者水/乙醇的混合物（MW50）可以有效提高發動機功率和減排。[6] 我會把這篇《Water injection in directly injected turbocharged spark ignition engines》鏈接發到reference條目里，有興趣的可以去看。

2015年寶馬開始在M4 GTS上加裝注水系統。[7]

賀先生不會覺得寶馬發動機部門都需要補習初中熱力學吧？

Reference：

1. 《天馬行空紀念 P-51 野馬戰鬥機升空六十年》天馬行空——紀念 P-51 野馬戰鬥機

2.維基百科：零式戰鬥機：https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%B6%E5%BC%8F%E8%89%A6%E4%B8%8A%E6%88%B0%E9%AC%A5%E6%A9%9F

3.《P-47「雷電」家族》P-47「雷電」家族

4.A.M. Rothrock, et al. "The Induction of Water to the Inlet Air as a Mean of Internal Cooling in Aircraft Engine Cylinders" (1942) NACA Report no. 756: http://www.rbracing-rsr.com/downloads/naca_H2O.pdf

5.D.L. Daggett, L. Fucke, R.C. Hendricks, D.J.H.Eames "Water Injection on Commercial Aircraft to Reduce Airport Nitrogen Oxides" NASA/TM (2010) 2010–213179:http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20100015629.pdf

6.Alberto Boretti "Water injection in directly injected turbocharged spark ignition engines" (2012):Water injection in directly injected turbocharged spark ignition engines

7.寶馬安全車搭載引擎注水系統(2015):寶馬安全車搭載引擎注水系統

識別這東西的有效性可以看兩個關鍵字。

1.實用新型專利。

2.油耗降低20%-30%。

第一條可以說明這玩意兒並沒有經過專利局實際實驗認證。

第二條可以說明這東西是騙人的。

缸內噴水能省油？這不是「水變油」騙局，這是寶馬最新黑科技！ - jenwayz真的不懂車 - 知乎專欄

我說諸位咱們能搜索一下嗎？1年前就有人在知乎里回答這個問題了。。

大致節選下：

寶馬發了個缸內噴水的系統，您別覺得逗，人可是很認真地，一切為了省油！一切為了排放！！編油耗/排放法規的政(sha)客(bi)萬(qu)歲(si)！！！

前言

在今年二月份的時候，寶馬向公眾發布了一輛作為MotoGP賽事安全車的改裝版M4，這輛特別版本的M4
除了安全車特有的頂燈與內置的應急搶救設備外，還有著一套特殊的系統，這輛M4有一套機構往發動機的進氣歧管中噴射某種液體，而這種液體是水。

寶馬在其位於法國Miramas的BMW M Testtrack舉辦的 BMW Group Innovation Days 2015 Event 上，向媒體展示了一輛配備有水噴射技術的寶馬1系五門掀背轎車，同時宣布之後會在旗下所有的渦輪增壓引擎上配備這一技術。

說白了那個人搞出了類似的東西，結果媒體嘛，肯定希望整個大新聞嘛，於是。。

希望你們的發動機比輪胎後壞。。。

往燃燒的煤澆少量的水可以燒得更旺，我小學時候在《十萬個為什麼》上就看到過，原因是

$C+H_{2} O=CO+H_{2}$

生成的兩種氣體都是牛逼閃閃的可燃物，比固體的碳不知高到哪裡去了，書中還寫了這種氣體的名字叫「水煤氣」。

所以小伙從煤爐澆水燒更旺的現象中受啟發想到給發動機加水只能說是歪打正著。

2.往發動機內噴水不是什麼新鮮的發明，以前的六衝程發動機和飛機發動機里噴水的事都不說了，我說一個最近的。

今年（2015年）6月份，寶馬在法國舉辦的「 BMW Group Innovation Days 2015 Event」活動上，向媒體們展示了一台配備有水噴射技術的寶馬老款1系轎車，而這台車搭載的發動機，不是那台M4上搭載的3.0T發動機，而是台早已經搭載在MINI上的B38系列1.5L三缸渦輪增壓發動機。
誰說水火不容？聊寶馬的發動機噴水技術

技術細節我就不複製原文了，感興趣的可以點鏈接進去看。

往進氣歧管內噴水，可以顯著降低缸內溫度，從而提高熱效率，降低NOx排放。

但是，水會引起發動機生鏽，如果不是為水噴射系統設計的發動機，強行噴水會大幅縮減其壽命。

省1000元的油，報廢一台20000元的發動機，這一點都不划算。

何必呢？用飲水機燒水不就行了。

首先需要指出，水是不可以燃燒的，不燃燒當然不會產生能量。

類似相關的發動機研究很多，噴射方法也很多，比如氣道噴射、燃料乳化、乙醇摻混、缸內直噴等等，水可以用於輔助控制著火時刻、燃燒速率、缸內溫度等，幾乎沒有看到水參與化學反應的過程。

從理論上講，如果噴水有類似於廢氣再循環EGR的作用，一方面液態水汽化吸熱降低充量溫度，另一方面三原子氣體比熱容較大也會降低缸內平均溫度，因而可能會減小傳熱損失。另一方面，三原子氣體可能會降低γ值，不利於熱效率改善。

因此要想改善熱效率（降低油耗）或降低排放，通常需要針對不同的工況優化噴水比例，同時必須結合燃燒過程的優化。

至於新聞中報道的20%-30%（我猜測應該僅僅是單純的噴水，並無燃燒與噴水量的優化）是絕對（是「絕對」不是「幾乎」）不可能的。即便是完美的燃燒優化，完美的邊界條件控制，也幾乎不可能實現。

例如在Water injection effects on the performance and emission characteristics of a CI engine operating with biodiesel 這篇文獻中有這樣的結論

「The water injection at intake manifold does not show any significant change in the brake specific fuel consumption and thermal efficiency of the engine at intermediate and higher engine loads. However, it was seen that the brake specific fuel consumption increased by a maximum of 4% and the thermal efficiency decreased by a maximum of 3% at low loads due to the water injection.」大意為在中等和大負荷有效油耗率和熱效率並未有顯著改變，在小負荷工況，噴水反而會使油耗最高增加4%

在

Experimental study of inlet manifold water injection on combustion and emissions of an automotive direct injection Diesel engine中有一張噴水率對熱效率影響的圖

Effect of water injection and spark timing on the nitric oxide emission and combustion parameters of a hydrogen fuelled spark ignition engine中也有一張類似的兩個噴水量1.8/3.0kg/h與沒有噴水時在不同工況的油耗對比。

用發動機餘熱燒水。開車好累，多喝點熱水

我也有疑惑了：我猜是一種油膜包覆

首先對於一般的燃燒反應，水絕對不是助燃物，也不是可燃物。初中化學學過，

有人說水澆到煤球上唰一下還燃燒起來了。水和燒紅的碳生成氫氣和一氧化碳，反而燃燒的更旺盛了。高中化學就學過。

但是你發現沒，水澆到天然氣的火爐上，火嘩的一下就滅了……因為沒有碳這個東西。自然不會著火。

那麼難道是水的裂解反應么……

也不能，得4000℃的高溫才能裂解，一個發動機撐死也就到1000℃，當然不可能。

那究竟是什麼原因？我先瞎jb猜一個，需要大家幫我共同驗證驗證：

首先，水在發動機油倉內部汽化成水蒸氣。油氣混合後，水起到了一個混合佔位的作用，也就是說在氣相條件下把油給乳化了。

然後，由於一般情況下油不能完全燃燒，很大一部分原因是因為接觸不充分。而此時水乳化後，油和氧氣能充分接觸，反而充分燃燒了。

最後，由於充分燃燒，提供相同熱量的情況下耗油量減少，所以達到了省油的目的。

具體怎麼驗證，我想可以分析尾氣組成。（除掉催化劑管後）在除掉水的組分影響之後，通過分析一氧化碳量來分析不完全燃燒的量有多少。

水要是真能燃燒的話，我們關心的不該是汽車燒水，而是下暴雨的時候如何活命。

今日雷雨，有感而發。

這個農村小伙和記者都需要回到高中重新學習化學教材的必修一和選修四，當然，考慮到農村小伙是初中文化水平，那就記者吧。

必修一告訴我們，碳雖然是一種比較惰性的物質，但和水在高溫下可以生成易燃氣體，C+H2O=CO+H2，典型的就是手指上蘸點水彈到火焰上，會看到短暫變成藍色

在2011年的時候一次燒水過程中發現水澆在火上反而越燒越旺

這位小伙燒水的工具我猜測很有可能是煤爐，少量加水確實可以看上去燒得旺一點。

選修四告訴我們，物質燃燒的過程中會放出能量，所以生成物的能量低於反應物，好嘛，現在你用水當反應物，生成物是what？冷水進去水蒸氣出來，這還是個吸熱的過程。至於是什麼東西讓水發生了反應，從濃度的角度考慮，我們有三個選擇，氧氣，氮氣，汽油。

水和氧氣反應，產物我只能想到雙氧水_(:з」∠)_，好吧，我在扯淡。

氮氣，必修一告訴我們，所有人工固氮的第一步是合成氨，因為氮氮三鍵太穩定了，需要極高的能量才能斷開。

汽油，自行參考選修四的蓋斯定律。

專家對這種燃燒水的發明嘴上說有趣而已，你們千萬別當真。

還有，要是中石油中石化買下了這個專利，是不是就可以光明正大的在油里兌水了？

(╯‵□′)╯︵┻━┻

==============讓你們不看原新聞的分割線=================

加水≠燒水，ok？發動機裡面少量摻水可以提高性能這事又不是什麼秘密，十年前摩托車火的時候很多改裝車的玩家都這麼干過，但水能燃燒這事我還真是沒見過，至少沒在地球上見過。還有這節油的數據，別說20%，就是只有10%也稱得上是個大新聞了。

整個新聞給我一種忽悠的感覺，我甚至陰暗的想，這是不是汽修廠的軟廣？畢竟只需要一千多就可以節省20%以上的油料會讓很多車主心動。

這個新聞這樣子的，我摘抄一段

2011年底，杜明枚在燒水的時候，一下沒拿住，水濺了出來澆到了火苗上。不過火苗不僅沒有熄滅，反而燃燒得更旺了。

水能滅火，難道亦可生火？

讓我們看看物質燃燒所需要什麼樣的條件

水是可燃物嗎？能夠燃燒嗎？

水可以燃燒嗎？在什麼條件下，在那種條件下還是水嗎？ - 化學

這段話說白了就是，水是不可燃的，除非在特殊條件下分解為可燃的氫氣和助燃的氧氣

這個特殊條件是什麼呢？

一個是電解水

第二是高溫，這個高溫要多少呢？

水加熱到多少度會變成氫氣和氧氣

在生活當中，煤氣灶，煤球爐，燒柴的爐，能達到最高的溫度也就1200度左右

是什麼樣的家庭有條件用能生成高達4000攝氏度的熱源來燒水

那麼再來談談水噴射在汽車上問題

汽油機的汽缸中活塞頂部溫度最高達到多少?_百度知道

柴油發動機汽缸最高溫度是多少?_百度作業幫

只有柴油機能夠產生2200度的高溫，但是這離理論上氫氣分解的2500攝氏度差了300度

在現實生活里的確有水噴射系統,在二戰的飛機FW-190上就有應用了，但人家噴的不光只有水，在水裡饞了可以燃燒的甲醇

關於GM-1裝置運用於FW-190上的幾點問題~_德國空軍吧這段話截自英譯版FW190 A8使用手冊，說是從44年8至9月以後，所有出廠的A8均配有輔助油箱（auxiliary tank），然後輔助油箱也可改裝MW50或者GM-1的推進液（甲醇、笑氣什麼的）。

【圖】【七】安裝美國AEM水/甲醇噴射系統

其實早就有類似的東西了

六衝程發動機，在原有四衝程的基礎上增加了噴水(汽)和排水(汽)兩個衝程

即:向缸內噴出水霧，利用發動機體內高溫使水霧瞬間汽化，由於體積膨脹導致壓力升高可以再做一次功，同時冷卻發動機，然後再把水汽排出去

問題在於這樣並不能夠提供太多的能量，系統過於複雜，並且發動機很難長時間忍受這麼大的溫度差所以沒有大規模使用

所以總得來說並不怎麼實用

寶馬M3的GTS已經量產，就是增加一個噴射，噴射水，降低溫度，增加燃效和壓縮比而已！以此來增加動力而已！但是絕不是農民和外面小廠能做出來的，這東西噴射精度肯定要求很高，才能保證故障率低！

這個問題沉了吧！

所謂燒水的原理知友們都解釋的很清楚了，我想說的是，發動機發展到現在，效率能提高1個百分點就算是重大突破，能提高5個百分點絕對轟動世界，你跟我說這個專利讓發動機節油20%，我送你三個字，呵呵噠！

給發動機加90水，效率比加水更高呢

１、汽油含有碳，碳和氧氣燃燒生成二氧化碳。而氣缸加入水蒸氣和汽油後高溫下有些汽油內的碳和水蒸氣反應生成一氧化碳和氫氣，而一氧化碳和氫氣會更劇烈燃燒，一氧化碳和氫氣有更強的燃燒特性，而反應後還是生成水和二氧化碳。所以氣缸加水蒸氣的內燃過程水只能算是汽油燃燒的催化劑，但催化劑會讓汽油更充分燃燒，節能減排是可能的。

2、這個只是水蒸氣，如果發動機啟動時先是純汽油點燃，幾十秒後使用水助燃，而發動機關機先停止水蒸氣供應僅用純汽油運轉十幾秒，發動機內的水就應該全部排空，不存在腐蝕了。當然運轉過程中的高溫水蒸氣的腐蝕，不知道是什麼量，不敢隨意猜測。

3、如果汽油燃燒效率因為水蒸氣提高的99%,那渦輪增壓器也還有價值吧，可以用渦輪發電而無需用來增壓，這樣的油電混合汽車將是最省油的。

一個實用新型專利也會被吹上天。。。