增壓器不加中冷器對發動機有什麼影響?

皓月當空2805


嚴格來說中冷器不是增壓器的,而是進氣系統的。中冷器位於渦輪增壓器和節氣門之間,可以給渦輪增壓器壓縮過的空氣進行降溫,主要分為風冷式和水冷式。

為什麼要加中冷器

因為渦輪增壓器工作時溫度很高,再加上增壓器對空氣進行了壓縮,因此增壓器送往發動機的空氣溫度非常高,有些甚至可以接近200度,空氣溫度上升後會膨脹,這樣以來實際進入氣缸的空氣量會減小,降低了增壓效率。更為嚴重的是氣缸溫度更高,高溫空氣進入高溫的氣缸,在壓縮衝程再被用力壓下去,那溫度可想而知,極易引起發動機爆震,輕則輸出功率嚴重下降,重則損壞發動機,所以渦輪增壓發動機必須給進氣進行冷卻。

風冷式中冷器

上圖車頭前方那個像水箱一樣的散熱器就是風冷式中冷器,利用車輛行駛中吹入的氣流對進氣進行散熱降溫。但是風冷式中冷器缺點很多。

上圖就是一個配備了風冷式中冷器的渦輪增壓發動機,可以看到渦輪增壓器把空氣壓縮後需要先送到車頭的中冷器,拐個彎後再次回到發動機,這樣導致進氣管路特別長,即損失氣流動能還延長了響應時間。而且冷卻效果取決於氣流速度,市區低速行駛中冷卻效率不高。

水冷式中冷器

水冷式中冷器位於發動機上,也分為兩種,一種利用發動機冷卻液進行冷卻,另一種使用單獨的水冷系統進行冷卻。可能有人會認為發動機冷卻液本來就是高溫的,會不會出現不但無法降溫反而會升溫的現象?其實並不會,因為開篇我們就提到了渦輪過來的空氣溫度比發動機水溫要高,所以相比較來說還是散熱。而獨立水冷系統就先進多了,它有自己專用的冷卻液循環系統,降溫效果是最好的。

現在很多車都開始使用水冷式中冷器了,您的愛車是哪種中冷形式呢?


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隨著國家環保要求的日益提高,越來越多的家用車上配置了渦輪增壓以代替大排量的發動機。傳統的大型發動機之所以動力更強大,原因就在於氣缸排量更大,能夠吸入更多的空氣和更充足的燃油發生燃燒,從而釋放更大的能量。但是這個問題已經被人類解決了,因為壓縮空氣可以達到同樣的效果。提高進氣的壓力後就可以保證發動機吸入的空氣大幅增加,提高發動機的動力輸出。但是單純的壓縮空氣效果並不好,這就要同時結合氣體特性和發動機工作環境來說一說了。


壓縮空氣後的溫度升高

氣體經過壓縮之後,隨著密度的增加,溫度也會上升,經過渦輪壓縮的空氣也是一樣。在較高的溫度下,渦輪壓縮的能力很快會到達極限,影響渦輪的工作效率。不僅如此,高溫的空氣直接進入發動機,很有可能因為溫度過高的問題損壞發動機,甚至出現“死火”的現象,同時還會增加廢氣中氮氧化物的含量,增加大氣汙染。既然出現了這麼多的問題,那麼就需要中冷器來參與工作了。這就好比火鍋裡剛涮出來的鮮嫩羊肉,總得過一遍蒜泥香油涼一涼才好吃進嘴裡。



中冷器的降溫作用

中冷器的全稱是中央冷卻器,它的位置通常被安裝在發動機和進氣歧管之間,加壓後溫度升高的空氣需要進過中冷器的降溫後再輸送給發動機參與燃燒。中冷器的原理比較接近於車主們熟知的水箱散熱器,中冷器的容量很大,高溫高壓的氣體被輸送進許多個細小的管道,管道外有高速通過的常溫氣體給其進行持續的散熱。這樣做的效果怎麼樣呢?實際上中冷器可以把150攝氏度的氣體降溫到50攝氏度,還是非常厲害的。

有研究數據表明,在相同的空燃比條件下,被增壓的空氣每降低10攝氏度,發動機的功率就能提高百分之3到5。這是一個非常大的效率飛躍,由此也能看出中冷器的重要地位。


中冷器中的另類角色

大部分車子使用的是上文中提到的前置中冷器,但也有另類的頂置中冷器車型受到車迷的追捧。斯巴魯的Impreza車系就是頂置中冷器的典型。頂置的中冷器是通過再發動機蓋上開孔來獲得冷卻空氣,可以最大程度縮短加壓空氣輸送到發動機所用的時間。


除了利用空氣散熱的中冷器,豐田3S-GTE就是一個利用水冷散熱的典型。這樣的設計大大縮短的進氣管的長度,從而很大程度的減少渦輪遲滯。但是水冷散熱器的結構更為複雜,而且降溫的幅度直接受限於發動機水溫,所以總的來說效率不如空氣散熱的中冷器,因而沒有成為主流。


綜上所述,渦輪增加汽車上中冷器的設計十分重要,提升渦輪增壓的效果和發動機效率。不同的中冷器安裝位置和冷卻方式也各有利弊,為不同駕駛習慣和愛好的車主提供了更多的選擇。

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沒有影響,中冷國產車用的大多是空氣迎風和風扇抽風冷卻壓縮空氣。和冷卻水箱原理一樣。進口車有水冷箱,空氣壓縮後溫度升高,被冷卻液冷卻。功能一樣都是為了降低進氣管裡面的空氣溫度。因為空氣有熱脹冷縮的特性,空氣溫度低了空氣密度就大了,空氣密度大就可以多噴進氣缸燃料,燃燒需要一定比例的空氣和燃料同時進行。在同排量的發動機,有中冷箱的機器比沒有中冷箱的機器功率扭矩都更大一些。當然以前的老款機器沒有中冷箱,但比起自吸的同排量發動機功率扭矩要大。耗費的燃料也多一些。自吸,普通增壓,中冷增壓發動機在正常工作時,都沒有影響。同排量的發動機功率越大越費油。


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