这要从当年骗惨全中国的“水变油”事件说起。从1984年开始，到1996年为止，王洪成仅靠“水变油”的荒谬把戏，横行了十余年之久，期间不乏学者、政界和媒体为之背书，裹挟其中。科学的荒漠是可怖的，“伪科学”成了摇钱树，这是一个时代的悲哀。

既然“水不可以变成油”，那么今天要聊的“喷水发动机”又是怎么一回事？且听我慢慢道来。

蒙蔽全国的“水变油”事件 

2021-04-22，《经济日报》曾刊登一篇4000余字的文章，称赞王洪成的“水变油”技术，甚至有意将其归为中国“第五大发明”。在此之前，《人民日报》甚至明确登出数据，表示“水变油”技术的节油率达到了44.84%。“水变油”后来席卷全国，与媒体的推波助澜不无关系。

其实，站在今天的立场上，“水变油”明显就是无稽之谈，也是赤裸裸的伪科学。难道就因为水是由氢氧元素构成的，就可以做燃料吗？有一点化学常识的，应该都不会轻易相信这个骗局。王洪成所声称的“膨化燃料”，其实也就是大跃进时代燃油掺水的变种，本是用来“放卫星”的自我迷幻，其中加入的肥皂乳化剂，对缸体腐蚀尤为严重。

之所以提到“水变油”这件事，原本是想作为“喷水发动机”的一个过渡。巧合的是，网络上最近爆出了“太极与格斗术擂台PK”的热点新闻，传统武术被质疑为“骗术”的舆论甚嚣尘上。姑且不加入“武术真伪”的辩论赛，其实只想提一点，某些“武术伪宗师”的招摇撞骗，又何尝不是“水变油”骗局的翻版，再联想到曾经的“气功热”，没有科学的荒漠着实是可怖的。

为了减排，船用发动机选择“喷水” 

首先需要明确一个前提，“水的确不能变成油”，向发动机缸内喷水，绝不是把水当做燃料来使用的。如果“故纸堆”，在历史上也曾出现过发动机喷水的“实际案例”。

诸如，二战时期，各国空军通过缸内喷水的手段压榨出发动机更多的动力输出；到了上世纪60年代，美国通用就曾在名为Oldsmobile品牌的V8发动机中采用这一技术，但喷入的其实是水与酒精的混合物；即使在今天的改装圈，“进气道喷水”也是一招常见的改装大法，改装派的发烧友并不陌生。

船用发动机，也常常采用“缸内喷水”的办法以实现氮氧化物减排的效果。以瓦锡兰NSD公司开发的船用柴油机为例，通过特殊的结构设计，可以向发动机的燃烧室内直接喷水。柴油机的一大污染物就是“氮氧化物”，而氮氧化物生成的必要条件之一是高温，向缸内喷水，可以利用蒸发吸热的原理达到降温的效果，从而抑制氮氧化物的生成，降低比例为50%至60%。

宝马M4的水喷射系统  

真正令很多人认可“水喷射系统”的，还是要追溯于宝马曾在2015年2月份推出的改装版M4。这款M4主要应用于MotoGP赛事的安全车。发动机的特别之处在于加装了一套水喷射系统，但值得注意的是，水雾喷嘴仍然布置在进气歧管的位置。当涡轮吸入了高压空气之后，进气气流途经进气歧管，水雾顺势喷出并高温气化，由此带走部分热量，以帮助进气气流降温。

进气气流降温有啥好处呢？简单理解，“热胀冷缩”，类似于中冷器，在降温之后，空气的密度增大，可吸入的空气体积也就更多，燃烧也就更充分。具体来讲，主要有以下两个方面的优势。

其一，消除爆震。爆震其实就是“不可控的燃烧”，在高温高压的情况下，油气混合物意外自燃，对经济性和动力性造成负面影响。喷水的核心要义仍然是“降温”，温度降低之后，在一定程度上抑制了爆震。一方面，我们可以将点火时间适当提前，以提高动力输出；另一方面，我们也可以优先使用辛烷值标号更低的汽油。

其二，提高压缩比。压缩比的直接制约条件就是爆震影响，所以说，当爆震被抑制之后，压缩比也可以适当“再提高”。而高压缩比，意味着更高的动力输出，也意味着油气混合物的燃烧将会更加充分。即使落脚到减排层面上，类似于上文提到的“船用发动机”，氮氧化物的排放也会得到一定程度的改观。

红圈标示为水雾喷射

实验室中的兰金循环 

这个时候，有人就会发出疑问，既然“喷水”这么好，这样的发动机为什么不尽快量产，并投向市场呢？最大的拦路虎是“成本”，也包括一些喷水的弊端：1、加入喷水设备，首先需要再设计一个水箱，而且，所喷入的水也绝不是从自来水管上接来的，需要纯净水。也有方案提出与空调冷凝水形成一个循环，可以去尝试；2、水与氮氧化物仍不可避免地会生成酸，对缸体有腐蚀之嫌。

然而，这并不是说，“喷水发动机”的研发就没有实际意义了。从科研的层面来看，围绕“喷水”技术，仍有很多前沿性的研发成果。以基于兰金循环的二氧化碳回收动力系统为例，参考于如下这张图：

基于兰金循环的二氧化碳回收动力系统

E表示取消了扫气过程的二冲程往复式发动机，功热转换原理依据于兰金循环。在这套系统中，助燃剂不是空气，而是纯氧(最初为液态)，在进入E之前，势必要气化吸热，同时可以将最后排放出的二氧化碳“凝华”为干冰。而干冰本身就是可以“卖钱”的，比如注入碳酸饮料，用于人造雨或者舞台表演等。

FH是给水加热器，也就是说，在E中反应之后的“热产物”(二氧化碳和水)，将会流过FH并加热其中的水。重点提到的“喷水”功能，就是由FH通过途径3向E中喷射实现的，这样做的优势还是在于降温，因为纯氧与燃料的反应速度很快，需要降温来把反应速度“压下来”、“控制住”。

FP作为给水泵，可以把“热产物”中分离出的水，反向供给到FH中，实现一个有效的循环。这套系统暂时还是处于实验室层面的研究设想，如果走向量产，仍是一条很长的路。但是，起码可以证明，发动机技术并没有“陨落”，其实还有很多方面可以深入研究。

兰金循环P-V图(二冲程)?

反思：

写这篇文章有一个初衷：节能与减排已是大势所趋，在这样的背景下，以电动化为主的新能源成为所关注的热点。但随之而来的，也有对于“电动化是否真正环保”的尖锐质疑，毕竟，如果解决不了“电怎么来的”这一源头问题，“电动即环保”很难服众。

我一直坚信，汽车的未来没有“一家独大”，针对动力系统，也应该多管齐下，电动车可以搞，氢燃料电池也不能落后，但发动机技术亦不可就此“荒废”。有人说，电动化是一种弯道超车，足以帮助中国跳过发动机技术的百年壁垒，然而，这样真的好吗？国内发动机技术的研发就要“浅尝辄止”了吗？

预计2025年，发动机的效率将会达到50%，那个时候，中国准备好了吗？在技术的突围战中，一个都不能少。