汽車小知識介紹增壓發(fā)動機中冷器的作用

現在很多車的發(fā)動機都(dōu)帶著(zhe)醒目的“T”字，T字證明了它是一款增壓發(fā)動機。我們都(dōu)知道(dào)，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，渦輪自身運行産生出的過(guò)剩能(néng)量必須合理傳導出去，這(zhè)就需要一個裝置與之“能(néng)量中和”，這(zhè)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，導緻增壓效果減少，發(fā)動機響應變慢，不過(guò)這(zhè)種(zhǒng)效應相比起(qǐ)中冷器對(duì)發(fā)動機提升功率的作用來說，就顯得無足輕重了。

空冷還(hái)是水冷？

要將(jiāng)空氣冷卻，無非就是兩(liǎng)種(zhǒng)方法。一種(zhǒng)是通過(guò)車輛行駛的時候迎面(miàn)撞進(jìn)的冷風進(jìn)行降溫，另一種(zhǒng)就是使用水冷。前者的原理和我們家用的冰箱、空調的散熱器是一樣(yàng)的，就是讓空氣通過(guò)一根根管道(dào)，增加管道(dào)和周圍空氣的接觸面(miàn)積，然後(hòu)通過(guò)周圍的空氣將(jiāng)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(hǎo)和風冷相反。就是將(jiāng)一個冷卻器放進(jìn)進(jìn)氣管道(dào)裡(lǐ)，讓增壓後(hòu)的熱空氣流過(guò)。而冷卻器裡(lǐ)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(zhe)之前的話題，當空氣經(jīng)過(guò)增壓器被(bèi)壓縮後(hòu)，溫度會升高，這(zhè)是一個基本的物理原理。增壓後(hòu)的氣體溫度大概會升高多少呢？這(zhè)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(néng)夠上升40-60度左右，加上空氣本來的溫度，增壓後(hòu)的氣體已經(jīng)很燙了。

高溫氣體對(duì)發(fā)動機的影響主要在兩(liǎng)點：一是空氣體積大了，相當于發(fā)動機吸進(jìn)的空氣又變少了；而第二點更爲重要，高溫空氣對(duì)于發(fā)動機燃燒特别不利，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(zhè)個問題就非常嚴重了，好(hǎo)不容易增加的功率會被(bèi)空氣溫度過(guò)高而抵消，爲了解決這(zhè)些問題，我們需要把增壓後(hòu)的空氣再度冷卻再送進(jìn)發(fā)動機。而承擔這(zhè)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的散熱器沒(méi)什麼(me)區别。

副作用：發(fā)動機響應速度變慢渦輪遲滞變得嚴重爲什麼(me)要中冷器

一般來說，中冷器越大，其内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内部的時間越長(cháng)，冷卻效果就越好(hǎo)。不過(guò)中冷器就好(hǎo)比增加了進(jìn)氣管道(dào)的容積，增壓器産生的壓縮空氣首先要把這(zhè)個容積填滿，然後(hòu)才能(néng)産生增壓效果。如果用在渦輪增壓上，直接的表現效果就是渦輪遲滞變得嚴重；即使是機械增壓的機器，也會引起(qǐ)發(fā)動機響應變慢。

另一方面(miàn)，由于增壓空氣必須流過(guò)各種(zhǒng)管道(dào)，因此阻力增加了，其增壓壓力肯定會被(bèi)削弱一部分。不過(guò)這(zhè)種(zhǒng)削弱隻是在踏下油門後(hòu)一段很短的時間内産生，因爲增壓空氣被(bèi)削弱壓力後(hòu)會在中冷器到進(jìn)氣門這(zhè)段密封的空間内重新建立足夠的壓力，直至洩壓閥打開(kāi)。因此，最終的表現依然是發(fā)動機響應變慢，渦輪增壓的遲滞現象會變得嚴重。

中冷器會使渦輪遲滞更加明顯，可是又不能(néng)不裝，因此如何兼顧冷卻效率及壓力維持，是工程師最爲頭疼的問題。其中最根本的方法是減少整個進(jìn)氣管道(dào)的容積，降低管道(dào)阻力，縮短進(jìn)管路，因此我們看到的中冷器往往都(dōu)是緊貼發(fā)動機，而不像散熱水箱那樣(yàng)遠離發(fā)動機。高增壓、大排量的發(fā)動機由于進(jìn)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(zhè)樣(yàng)可以通過(guò)在發(fā)動機艙蓋上開(kāi)一個進(jìn)氣口，使用迎面(miàn)撞入的冷空氣降溫，這(zhè)種(zhǒng)方式在很多車上都(dōu)能(néng)見到，例如翼豹STI、miniCOOPERS。放在發(fā)動機上方的好(hǎo)處是結構緊湊，管道(dào)短，非常适合于小車和改裝車使用。但這(zhè)種(zhǒng)布置方式由于太過(guò)貼近發(fā)動機，會受到發(fā)動機熱量的影響。

miniCOOPERS和翼豹STI都(dōu)在發(fā)動機蓋上開(kāi)口進(jìn)行中冷器散熱

還(hái)有一種(zhǒng)布置形式是把中冷器放在汽車中網前部下方。這(zhè)種(zhǒng)方式充分利用了迎面(miàn)而來的冷風進(jìn)行散熱，但管道(dào)過(guò)長(cháng)，布置更爲複雜。由于更接近地面(miàn)，受到地面(miàn)沙石破壞的可能(néng)性也更大。

對(duì)于這(zhè)兩(liǎng)種(zhǒng)冷卻方式而言，都(dōu)屬于外置式的風冷，适用于大型中冷器。而現在的趨勢都(dōu)是低增壓的發(fā)動機，并不需要太大的中冷器，同時也爲了讓發(fā)動機更加緊湊，目前很多發(fā)動機都(dōu)采用水冷的方式，將(jiāng)一個冷卻器放入進(jìn)氣管道(dào)，當空氣經(jīng)過(guò)的時候就被(bèi)冷卻了，結構非常緊湊。

大衆1.4TSI使用的中冷器

中冷器是增壓發(fā)動機裡(lǐ)非常重要的部件，它能(néng)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(hái)要對(duì)渦輪增壓器降溫、對(duì)增壓壓力進(jìn)行控制。

我們熟悉的大衆1.4T渦輪增壓發(fā)動機就是采用這(zhè)種(zhǒng)方式，而奧迪的機械增壓也是采用這(zhè)種(zhǒng)形式進(jìn)行冷卻，結構相當緊湊。由于這(zhè)種(zhǒng)中冷器完全安裝在内部，因此受到灰塵和沙石損傷也更少。