中冷器一般只有在安裝了增壓器的車(chē)才能看到。因?yàn)橹欣淦鲗?shí)際上是渦輪增壓的配套件,其作用在于降低增壓后的高溫空氣溫度、以降低發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷,提高進(jìn)氣量,進(jìn)而增加發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。 對(duì)于增壓發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō),中冷器是增壓系統(tǒng)的重要組成部件。無(wú)論是機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)還是渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī),都需要在增壓器與進(jìn)氣歧管之間安裝中冷器。下面以渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)為例,對(duì)中冷器進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。
中冷器的作用是降低發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣溫度。那么為什么要降低進(jìn)氣溫度呢?
(1)發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣的溫度非常高,通過(guò)增壓器的熱傳導(dǎo)會(huì)提高進(jìn)氣的溫度。而且,空氣在被壓縮的過(guò)程中密度會(huì)升高,同時(shí)也導(dǎo)致增壓器排出的空氣溫度升高,隨氣壓升高,但氧氣密度降低,從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的有效充氣效率。如果想要進(jìn)一步提高充氣效率,就要降低進(jìn)氣溫度。有數(shù)據(jù)表明,在相同的空燃比條件下,增壓空氣的溫度每下降10 ℃,發(fā)動(dòng)機(jī)功率就能提高3%~5%。
(2)如果未經(jīng)冷卻的增壓空氣進(jìn)入燃燒室,除了會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率外,還很容易導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒溫度過(guò)高,造成爆震等故障,而且會(huì)增加發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中的NOx的含量,造成空氣污染。
為了解決增壓后的空氣升溫造成的不利影響,因此需要加裝中冷器來(lái)降低進(jìn)氣溫度。。
(3)減少發(fā)動(dòng)機(jī)燃料消耗。
(4)提高對(duì)海拔高度的適應(yīng)性。在高海拔地區(qū),采用中冷可使用更高壓比的壓氣機(jī),這使發(fā)動(dòng)機(jī)得到更大功率,提高了汽車(chē)的適應(yīng)性。
(5)改善增壓器匹配和適應(yīng)性。
空一空冷卻的中冷器與水箱散熱器裝在一起,安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)前方,靠吸風(fēng)風(fēng)扇和汽車(chē)行駛的通面風(fēng)進(jìn)行冷卻,中冷器若冷卻不良將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足、油耗增加,因此,應(yīng)定期對(duì)中冷器進(jìn)行檢查與維護(hù),主要內(nèi)容是:
外部清潔
由于中冷器安裝在最前方,中冷器散熱片通道常被樹(shù)葉、油泥(轉(zhuǎn)向油罐內(nèi)溢出的液壓油)等堵塞,使中冷器散熱受阻,因此應(yīng)定期對(duì)該處清洗。清洗的方法是用壓力不太高的水槍以垂 直于中冷器平面的角度,自上而下或自下而上緩慢沖洗,但決不可斜沖以防損壞中冷器。
內(nèi)部清洗、檢查
中冷器內(nèi)部管道常附有油泥、膠質(zhì)等臟物,不僅使空氣流通道變窄,而且冷卻熱交換能力降低,為此,也必須進(jìn)行維護(hù)和清洗。一般每年或發(fā)動(dòng)機(jī)大修、焊修水箱的同時(shí),應(yīng)對(duì)中冷器內(nèi)部進(jìn)行清洗并進(jìn)行檢查。
清洗方法:將含2%純堿的水溶液(溫度應(yīng)在70—80℃)加入中冷器內(nèi),注滿,等待15分鐘,看中冷器有無(wú)滲漏水處。如有應(yīng)對(duì)其進(jìn)行拆檢,焊修(同修水箱一樣);如沒(méi)有滲漏水,前后晃動(dòng),反復(fù)數(shù)次,將洗液倒出,再充入干凈的含2%純堿的水溶液進(jìn)行沖洗,直到較為清潔為止,再加注清潔的熱水(80—90℃)清洗,直到放出的水清潔為止。如中冷器外部沾上油污,亦可用堿水進(jìn)行清洗,方法是:將油污處浸泡于堿液中,用毛刷清除,直到干凈為止。清洗完后,用壓縮空氣將中冷器內(nèi)的水吹干或自然涼干或在安裝中冷器時(shí)先不接中冷器與發(fā)動(dòng)機(jī)連接管,起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),待中冷器出氣口無(wú)水分時(shí),再接上發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管。若發(fā)現(xiàn)中冷器芯內(nèi)嚴(yán)重臟污,應(yīng)仔細(xì)檢查空濾器及進(jìn)氣各管路何處有漏洞,并排除故障。
渦輪增壓器最大的問(wèn)題就在于吸取新鮮空氣的進(jìn)氣口與高溫的排氣之間距離很近,而且吸進(jìn)來(lái)的新鮮空氣被壓縮后溫度也會(huì)升高很多,所以就算是沒(méi)有排氣高溫影響的機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)也需要通過(guò)中冷器來(lái)冷卻進(jìn)氣。空氣被壓縮溫度會(huì)升高,最簡(jiǎn)單的例子就是給輪胎充氣的氣泵,不相信的朋友可以摸一下正在充氣的氣泵,就會(huì)知道空氣壓縮積攢的熱量有多么可怕。另外我們通過(guò)化學(xué)以及物理知識(shí)可以知道,溫度越低的空氣內(nèi)的氧氣含量越高,也許有人會(huì)問(wèn):這個(gè)有什么關(guān)系?要知道,燃料燃燒需要的就是空氣里的氧氣,氧氣越多才能讓更多的燃料燃燒,從而爆發(fā)出更多的動(dòng)力。想要了解更多的朋友可以參考下《吸氣系統(tǒng)》內(nèi)的相關(guān)介紹。中冷器就是一個(gè)高效的散熱器,主要作用就是在新鮮空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)之前對(duì)其進(jìn)行冷卻。你可以設(shè)想一下,中冷器位于散熱水箱之前,所以可以直接受到迎面吹來(lái)的冷空氣的沖擊,而且還要位于空氣濾清器、渦輪增壓器或者是機(jī)械增壓器的后面。實(shí)際的情況也確實(shí)是這樣,大部分車(chē)子裝備的都是位于散熱水箱前的中冷器,而且冷卻效果確實(shí)比一些頂置布局的中冷器好,但是,這樣多多少少都會(huì)影響吹到散熱水箱的氣流,所以在一些極限情況下,例如賽道上,就必須同時(shí)升級(jí)散熱水箱來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)溫度。
使用設(shè)計(jì)良好的中冷器可以額外多獲得5%-10%的動(dòng)力。
也有一些車(chē)子使用頂置中冷器,通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)蓋上的開(kāi)孔來(lái)獲得冷卻空氣,所以在車(chē)子起步之前,中冷器只會(huì)受到一些從發(fā)動(dòng)機(jī)艙吹來(lái)的熱風(fēng)的吹拂,雖然散熱效率受到了影響,不過(guò)因?yàn)檫M(jìn)氣溫度在這樣的情況下會(huì)升高,所以發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗會(huì)下降不少,這樣也間接降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率,但是對(duì)于功率強(qiáng)勁的增壓車(chē)來(lái)說(shuō),過(guò)大的動(dòng)力導(dǎo)致的起步不穩(wěn)反而會(huì)在這種情況下緩解,Subaru斯巴魯?shù)腎mpreza車(chē)系就是頂置中冷器的典型。除此之外,頂置中冷器布局最大的優(yōu)勢(shì)還在于可以有效的縮短壓縮氣體到達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)的行程。