當(dāng)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(zhuǎn)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℃左右,加上空氣本來的溫度,增壓后的氣體已經(jīng)很燙了。
之所以說中冷器和增壓器是對著干,是因為中冷器會增加空氣阻力,使增壓空氣的壓力下降,導(dǎo)致增壓效果減少,發(fā)動機響應(yīng)變慢,不過這種效應(yīng)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。
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(dāng)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(yán)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(dān)這一重任的部件就是中冷器,中冷器的原理和結(jié)構(gòu)與家用冰箱和空調(diào)的散熱器類似。
空冷和水冷
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(fēng)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。
水冷則是剛好和風(fēng)冷相反。就是將一個冷卻器,形狀和原理和風(fēng)冷的中冷器基本一致放進進氣管道里,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,從而帶走增壓空氣的熱量。
副作用:發(fā)動機響應(yīng)速度變慢,渦輪遲滯變得嚴(yán)重
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(yán)重;即使是機械增壓的機器,也會引起發(fā)動機響應(yīng)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(yīng)變慢,渦輪增壓的遲滯現(xiàn)象會變得嚴(yán)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,縮短進氣管路,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。這樣的話,發(fā)動機整體也會更加緊湊。