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汽車小知識介紹 增壓發(fā)動機中冷器的作用

新聞來源:網(wǎng)絡 編輯:常德汽車網(wǎng) 發(fā)布時間:2015-01-24 16:48:37 評論:

現(xiàn)在很多車的發(fā)動機都帶著醒目的“T”字,T字證明了它是一款增壓發(fā)動機。我們都知道,渦輪增壓發(fā)動機在發(fā)動機原有的基礎上增加了渦輪裝置,在運轉中,渦輪自身運行產(chǎn)生出的過剩能量必須合理傳導出去,這就需要一個裝置與之“能量中和”,這就是中冷器。

中冷器會增加空氣阻力,使增壓空氣的壓力下降,導致增壓效果減少,發(fā)動機響應變慢,不過這種效應相比起中冷器對發(fā)動機提升功率的作用來說,就顯得無足輕重了。

空冷還是水冷?

要將空氣冷卻,無非就是兩種方法。一種是通過車輛行駛的時候迎面撞進的冷風進行降溫,另一種就是使用水冷。前者的原理和我們家用的冰箱、空調(diào)的散熱器是一樣的,就是讓空氣通過一根根管道,增加管道和周圍空氣的接觸面積,然后通過周圍的空氣將其降溫。放在發(fā)動機上方的空氣冷卻的中冷器。

水冷則是剛好和風冷相反。就是將一個冷卻器放進進氣管道里,讓增壓后的熱空氣流過。而冷卻器里則有冷卻水不斷地流動,從而帶走增壓空氣熱量。

實線表示空氣的流動虛線表示冷卻水的流動

首先接著之前的話題,當空氣經(jīng)過增壓器被壓縮后,溫度會升高,這是一個基本的物理原理。增壓后的氣體溫度大概會升高多少呢?這個要視乎增壓器的工作情況而定,轉速越高,增壓壓力越大,溫度上升就越大,一般而言能夠上升40-60度左右,加上空氣本來的溫度,增壓后的氣體已經(jīng)很燙了。

高溫氣體對發(fā)動機的影響主要在兩點:一是空氣體積大了,相當于發(fā)動機吸進的空氣又變少了;而第二點更為重要,高溫空氣對于發(fā)動機燃燒特別不利,功率會減少、排放會變壞。在相同的燃燒條件下,增壓空氣的溫度每上升10℃,發(fā)動機功率就會下降大約3%~5%。這個問題就非常嚴重了,好不容易增加的功率會被空氣溫度過高而抵消,為了解決這些問題,我們需要把增壓后的空氣再度冷卻再送進發(fā)動機。而承擔這一重任的部件就是中冷器。中冷器聽上去很酷,其實原理和結構跟我們家用冰箱和空調(diào)的散熱器沒什么區(qū)別。

副作用:發(fā)動機響應速度變慢渦輪遲滯變得嚴重為什么要中冷器

一般來說,中冷器越大,其內(nèi)部的氣流損失越小而且冷卻效率也越高,而氣流停留在中冷器內(nèi)部的時間越長,冷卻效果就越好。不過中冷器就好比增加了進氣管道的容積,增壓器產(chǎn)生的壓縮空氣首先要把這個容積填滿,然后才能產(chǎn)生增壓效果。如果用在渦輪增壓上,直接的表現(xiàn)效果就是渦輪遲滯變得嚴重;即使是機械增壓的機器,也會引起發(fā)動機響應變慢。

另一方面,由于增壓空氣必須流過各種管道,因此阻力增加了,其增壓壓力肯定會被削弱一部分。不過這種削弱只是在踏下油門后一段很短的時間內(nèi)產(chǎn)生,因為增壓空氣被削弱壓力后會在中冷器到進氣門這段密封的空間內(nèi)重新建立足夠的壓力,直至泄壓閥打開。因此,最終的表現(xiàn)依然是發(fā)動機響應變慢,渦輪增壓的遲滯現(xiàn)象會變得嚴重。

中冷器會使渦輪遲滯更加明顯,可是又不能不裝,因此如何兼顧冷卻效率及壓力維持,是工程師最為頭疼的問題。其中最根本的方法是減少整個進氣管道的容積,降低管道阻力,縮短進管路,因此我們看到的中冷器往往都是緊貼發(fā)動機,而不像散熱水箱那樣遠離發(fā)動機。高增壓、大排量的發(fā)動機由于進氣量大,溫度高,往往需要一個大中冷器。大型的中冷我們比較容易見到的是放在發(fā)動機頂上,這樣可以通過在發(fā)動機艙蓋上開一個進氣口,使用迎面撞入的冷空氣降溫,這種方式在很多車上都能見到,例如翼豹STI、MINICOOPERS。放在發(fā)動機上方的好處是結構緊湊,管道短,非常適合于小車和改裝車使用。但這種布置方式由于太過貼近發(fā)動機,會受到發(fā)動機熱量的影響。

MINICOOPERS和翼豹STI都在發(fā)動機蓋上開口進行中冷器散熱

還有一種布置形式是把中冷器放在汽車中網(wǎng)前部下方。這種方式充分利用了迎面而來的冷風進行散熱,但管道過長,布置更為復雜。由于更接近地面,受到地面沙石破壞的可能性也更大。

對于這兩種冷卻方式而言,都屬于外置式的風冷,適用于大型中冷器。而現(xiàn)在的趨勢都是低增壓的發(fā)動機,并不需要太大的中冷器,同時也為了讓發(fā)動機更加緊湊,目前很多發(fā)動機都采用水冷的方式,將一個冷卻器放入進氣管道,當空氣經(jīng)過的時候就被冷卻了,結構非常緊湊。

大眾1.4TSI使用的中冷器

中冷器是增壓發(fā)動機里非常重要的部件,它能有效降低空氣溫度,提高發(fā)動機功率。除了要降低空氣的溫度,我們還要對渦輪增壓器降溫、對增壓壓力進行控制。

我們熟悉的大眾1.4T渦輪增壓發(fā)動機就是采用這種方式,而奧迪的機械增壓也是采用這種形式進行冷卻,結構相當緊湊。由于這種中冷器完全安裝在內(nèi)部,因此受到灰塵和沙石損傷也更少。

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