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增压器不加中冷器对发动机有什么影响?

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随着国家环保要求的日益提高,越来越多的家用车上配置了涡轮增压以代替大排量的发动机。传统的大型发动机之所以动力更强大,
增压器不加中冷器对发动机有什么影响?

随着国家环保要求的日益提高,越来越多的家用车上配置了涡轮增压以代替大排量的发动机。传统的大型发动机之所以动力更强大,原因就在于气缸排量更大,能够吸入更多的空气和更充足的燃油发生燃烧,从而释放更大的能量。但是这个问题已经被人类解决了,因为压缩空气可以达到同样的效果。提高进气的压力后就可以保证发动机吸入的空气大幅增加,提高发动机的动力输出。但是单纯的压缩空气效果并不好,这就要同时结合气体特性和发动机工作环境来说一说了。

压缩空气后的温度升高

气体经过压缩之后,随着密度的增加,温度也会上升,经过涡轮压缩的空气也是一样。在较高的温度下,涡轮压缩的能力很快会到达极限,影响涡轮的工作效率。不仅如此,高温的空气直接进入发动机,很有可能因为温度过高的问题损坏发动机,甚至出现“死火”的现象,同时还会增加废气中氮氧化物的含量,增加大气污染。既然出现了这么多的问题,那么就需要中冷器来参与工作了。这就好比火锅里刚涮出来的鲜嫩羊肉,总得过一遍蒜泥香油凉一凉才好吃进嘴里。

中冷器的降温作用

中冷器的全称是中央冷却器,它的位置通常被安装在发动机和进气歧管之间,加压后温度升高的空气需要进过中冷器的降温后再输送给发动机参与燃烧。中冷器的原理比较接近于车主们熟知的水箱散热器,中冷器的容量很大,高温高压的气体被输送进许多个细小的管道,管道外有高速通过的常温气体给其进行持续的散热。这样做的效果怎么样呢?实际上中冷器可以把150摄氏度的气体降温到50摄氏度,还是非常厉害的。

有研究数据表明,在相同的空燃比条件下,被增压的空气每降低10摄氏度,发动机的功率就能提高百分之3到5。这是一个非常大的效率飞跃,由此也能看出中冷器的重要地位。

中冷器中的另类角色

大部分车子使用的是上文中提到的前置中冷器,但也有另类的顶置中冷器车型受到车迷的追捧。斯巴鲁的Impreza车系就是顶置中冷器的典型。顶置的中冷器是通过再发动机盖上开孔来获得冷却空气,可以最大程度缩短加压空气输送到发动机所用的时间。

除了利用空气散热的中冷器,丰田3S-GTE就是一个利用水冷散热的典型。这样的设计大大缩短的进气管的长度,从而很大程度的减少涡轮迟滞。但是水冷散热器的结构更为复杂,而且降温的幅度直接受限于发动机水温,所以总的来说效率不如空气散热的中冷器,因而没有成为主流。

综上所述,涡轮增加汽车上中冷器的设计十分重要,提升涡轮增压的效果和发动机效率。不同的中冷器安装位置和冷却方式也各有利弊,为不同驾驶习惯和爱好的车主提供了更多的选择。

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严格来说中冷器不是增压器的,而是进气系统的。中冷器位于涡轮增压器和节气门之间,可以给涡轮增压器压缩过的空气进行降温,主要分为风冷式和水冷式。

为什么要加中冷器

因为涡轮增压器工作时温度很高,再加上增压器对空气进行了压缩,因此增压器送往发动机的空气温度非常高,有些甚至可以接近200度,空气温度上升后会膨胀,这样以来实际进入气缸的空气量会减小,降低了增压效率。更为严重的是气缸温度更高,高温空气进入高温的气缸,在压缩冲程再被用力压下去,那温度可想而知,极易引起发动机爆震,轻则输出功率严重下降,重则损坏发动机,所以涡轮增压发动机必须给进气进行冷却。

风冷式中冷器

上图车头前方那个像水箱一样的散热器就是风冷式中冷器,利用车辆行驶中吹入的气流对进气进行散热降温。但是风冷式中冷器缺点很多。

上图就是一个配备了风冷式中冷器的涡轮增压发动机,可以看到涡轮增压器把空气压缩后需要先送到车头的中冷器,拐个弯后再次回到发动机,这样导致进气管路特别长,即损失气流动能还延长了响应时间。而且冷却效果取决于气流速度,市区低速行驶中冷却效率不高。

水冷式中冷器

水冷式中冷器位于发动机上,也分为两种,一种利用发动机冷却液进行冷却,另一种使用单独的水冷系统进行冷却。可能有人会认为发动机冷却液本来就是高温的,会不会出现不但无法降温反而会升温的现象?其实并不会,因为开篇我们就提到了涡轮过来的空气温度比发动机水温要高,所以相比较来说还是散热。而独立水冷系统就先进多了,它有自己专用的冷却液循环系统,降温效果是最好的。

现在很多车都开始使用水冷式中冷器了,您的爱车是哪种中冷形式呢?

增加空气密度,才能更好提升动力。因为空气的密度跟温度有关,所以才必须加散热器的原因。

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这是一个物理变化过程,空气遇热膨胀,经过中冷后恢復常态,在增压器流速的作用挤压更多的理想的想要的空气进入气缸,额外地增大充气系数,达到或接近设计指标的功率。

对于早期运用的增压器是不带中冷装置的,经过运用实践验证,发动机处于大负荷运转时增压效果不显著,究其原因就是空气升温后密度变小,为解决这一物理变化过程,中冷器的作用就应运而生。所以不加中冷装置的结果速欲则不达。

标签:汽车政策,发动机,空气,增压

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