简介
涡轮增压的发动机为何会比普通发动机拥有更大的动力,其中原因之一就是其换气的效率比一般发动机的自然进气更高。当空气进入涡轮增压后其温度会大幅升高,密度也相应变小,而中冷器正是起到冷却空气的作用,高温空气经过中冷器的冷却,再进入发动机中。如果缺少中冷器而让增压后的高温空气直接进入发动机,则会因空气温度过高导致发动机损坏甚至熄火的现象。
中冷器的作用
1、中冷器的作用主要是用来降低发动机的进气温度;2、中冷器一般由铝合金材料制成,按照冷却介质的不同,常见的中冷器可以分为风冷式和水冷式2种;3、风冷式是利用外界空气对通过中冷器的空气进行冷却,水冷式就是用循环冷却水对通过中冷器的空气进行冷却。
中冷器的分类
中冷器一般由铝合金材料制成。按照冷却介质的不同,常见的中冷器可以分为风冷式和水冷式2种。
中冷器的维护方法
空一空冷却的中冷器与水箱散热器装在一起,安装在发动机前方,靠吸风风扇和汽车行驶的通面风进行冷却,中冷器若冷却不良将导致发动机动力不足、油耗增加,因此,应定期对中冷器进行检查与维护,主要内容是:
外部清洁(就车清洗法)
由于中冷器安装在最前方,中冷器散热片通道常被树叶、油泥(转向油罐内溢出的液压油)等堵塞,使中冷器散热受阻,因此应定期对该处清洗。清洗的方法是用压力不太高的水枪以垂直于中冷器平面的角度,自上而下或自下而上缓慢冲洗,但决不可斜冲以防损坏中冷器。
内部清洗、检查(拆检清洗法)
中冷器内部管道常附有油泥、胶质等脏物,不仅使空气流通道变窄,而且冷却热交换能力降低,为此,也必须进行维护和清洗。一般每年或发动机大修、焊修水箱的同时,应对中冷器内部进行清洗并进行检查。
清洗方法:将含2%纯碱的水溶液(温度应在70—80℃)加入中冷器内,注满,等待15分钟,看中冷器有无渗漏水处。如有应对其进行拆检,焊修(同修水箱一样);如没有渗漏水,前后晃动,反复数次,将洗液倒出,再充入干净的含2%纯碱的水溶液进行冲洗,直到较为清洁为止,再加注清洁的热水(80—90℃)清洗,直到放出的水清洁为止。
如中冷器外部沾上油污,亦可用碱水进行清洗,方法是:将油污处浸泡于碱液中,用毛刷清除,直到干净为止。清洗完后,用压缩空气将中冷器内的水吹干或自然凉干或在安装中冷器时先不接中冷器与发动机连接管,起动发动机,待中冷器出气口无水分时,再接上发动机进气管。若发现中冷器芯内严重脏污,应仔细检查空滤器及进气各管路何处有漏洞,并排除故障。
涡轮增压器最大的问题就在于吸取新鲜空气的进气口与高温的排气之间距离很近,而且吸进来的新鲜空气被压缩后温度也会升高很多,所以就算是没有排气高温影响的机械增压发动机也需要通过中冷器来冷却进气。空气被压缩温度会升高,最简单的例子就是给轮胎充气的气泵,不相信的朋友可以摸一下正在充气的气泵,就会知道空气压缩积攒的热量有多么可怕。
另外我们通过化学以及物理知识可以知道,温度越低的空气内的氧气含量越高,也许有人会问:这个有什么关系?要知道,燃料燃烧需要的就是空气里的氧气,氧气越多才能让更多的燃料燃烧,从而爆发出更多的动力。想要了解更多的朋友可以参考下《吸气系统》内的相关介绍。中冷器就是一个高效的散热器,主要作用就是在新鲜空气进入发动机之前对其进行冷却。
你可以设想一下,中冷器位于散热水箱之前,所以可以直接受到迎面吹来的冷空气的冲击,而且还要位于空气滤清器、涡轮增压器或者是机械增压器的后面。实际的情况也确实是这样,大部分车子装备的都是位于散热水箱前的中冷器,而且冷却效果确实比一些顶置布局的中冷器好,但是,这样多多少少都会影响吹到散热水箱的气流,所以在一些极限情况下,例如赛道上,就必须同时升级散热水箱来控制发动机温度。
工作原理
使用设计良好的中冷器可以额外多获得5%-10%的动力。
也有一些车子使用顶置中冷器,通过发动机盖上的开孔来获得冷却空气,所以在车子起步之前,中冷器只会受到一些从发动机舱吹来的热风的吹拂,虽然散热效率受到了影响,不过因为进气温度在这样的情况下会升高,所以发动机的油耗会下降不少,这样也间接降低了发动机的工作效率,但是对于功率强劲的增压车来说,过大的动力导致的起步不稳反而会在这种情况下缓解,Subaru斯巴鲁的Impreza车系就是顶置中冷器的典型。除此之外,顶置中冷器布局最大的优势还在于可以有效的缩短压缩气体到达发动机的行程。
顶置中冷并不是STI的专利
所有的涡轮增压车使用中冷器都会有好处,而且原厂标配的中冷器一般也都有改进的余地。因为我们追求的就是尽可能多的将空气吸进发动机,所以如果中冷器内部的构造会影响到气流的话,也就意味着发动机会损失一些动力。中冷器好坏最关键的两个参数分别是其内部的气流通道造型以及散热鳍片的设计,理想状态下的中冷器设计就是散热鳍片的面积能够尽可能的大,而气流通道内最好不出现生硬的折曲以及会妨碍气流的焊接痕迹。
有人认为既然所有的中冷器都会影响到进气气流,那么使用中冷器到底划不划算呢?考虑到如果装备上一个设计良好、对气流影响比较小而且质量良好的中冷器可以获得的动力增加,我们觉得使用中冷器还是比较划算的。设想一下,如果原车的增压值为15psi,根据资深专家估计,中冷器带来的压力损失一般也就是0.5-0.9psi,即便使用的是比较次的中冷器带来的压力损失也不会超过1.3psi,而且因为增加压力会导致进气温度的升高,所以降低进气的温度也会相应带来压力的损失,所以不要把进气压力的损失都怪罪到中冷器的设计上。
对于高性能车来说,重量是一个很重要的问题,而现在的情况是大部分改装用中冷器相对于原厂配备的中冷器来说都会轻一些,而且性能还会好不少。
一般来说,中冷器越大的话,其内部的气流损失越小而且冷却效率也越高,因为气流停留在中冷器内部的时间越长,受到的冷却越好。更为夸张的做法就是安装一个喷嘴向中冷器喷水,水在中冷器上蒸发可以吸收很多压缩气流的热量,所以降低进气温度的效果非常好。一般的中冷器在正常的情况下可以降低进气温度35-40摄氏度,从而可以帮助发动机获得5%-10%的动力增幅,不过这并不是绝对的,而是与周围的大气温度息息相关——大气温度比进气温度低的越多,那么中冷器的冷却效果就会越好。
以涡轮容量而定
谈完中冷器的各项改装理论后,接着我们来了解一下,实际改装时需注意的事项有哪些。一般来说,改装用的中冷器大多分成原厂交换型式,以及需要大幅改变管路配置的大容量套件。直接交换式的规格和原厂相差不多,差异仅在于内部Tube与鳍片设计不同与厚度稍微加宽,此套件适合原厂未改的车辆,或改装幅度不大的场合,能将原厂引擎潜力激发出来。
至于大容量的中冷器,则除了加大迎风面积强化散热性以外,更会提高厚度以确保温度恒定,以澔阳生产的中冷器为例,一般型约在5.5至7.5公分左右(适合1.6~2.0升车辆使用),加强型约在8至105公分左右(适合2.5升以上车辆使用),加上还会运用大漏斗状的蓄气Tank,使气流通过的抵抗能减至最小限度,当然使用加强型中冷器的场合,出现在配置中大型涡轮时才较为适用,例如6号涡轮以下的引擎,就不建议使用,因为这样迟滞的状况会较为严重,不利于低速增压反应,不过在NA改Turbo的车辆里,中冷器还是大一点较好,因为原厂设计的冷却效率可能不够,另外就算是低增压设定亦不可省去中冷器,毕竟较低的进气温度,不但能延长引擎耐用度,对于动力输出的稳定也有助益。
另一方面,中冷器除利用空气散热外,还有利用水冷式样,丰田铭机3S-GTE就是一个例子,它的优点主要就是其Cooler本体刚好位于节气门前,因此进气管路极短有着高反应的特色,加上水本身的恒温性非常高,对进气温度的恒定性也有很大帮助,尤其是车头无撞风效应时更加明显,如塞车。不过,由于它需要另接专用水泵浦及水箱散热排,而且降温幅度不如直接空气冷却来得大,因此目前还是以空冷式中冷器为主流,进气管路的配置。
以直线化为首要
至于中冷器的安装位置,大体上分成前置式与上置式两种,就散热性来看当然是位在前保杆内的前置式较为优秀,不过论及反应性的话,则属上置式较占便宜,这便是其管路短带来的增压直接效果,例如Impreza WRCar为缩短前置中冷器的管路,便将节气门反置来降低因管路过长带来的压力耗损,由此不难想见进气管路的整体搭配,亦是改装中冷器时不得不注意的重点。因此在升级或加装中冷器时,除要注意中冷器的大小外,管路的长度尽量减短,并拉成直线化以减少弯角、焊接点等,都是增加空气流速的方法,因为如果有太多焊点与折角的话,气流的顺畅性一定会不佳而发生压损现象。
其次就像前面所谈的中冷器原理,中冷器的Tube过细易增加抵抗影响反应,并且管壁里的温度会较高,同理稍微加粗进气管径也是不错的方法,至于这个管径大小的匹配,主要还是要看涡轮出风口与节气门口径而定。值得一提的是,中冷器前后的进出口管路直径,应该是出口后的管径比入口前粗10%左右,原因在于较大的出口管径,能让出Core的冷却空气,以较快的速度通过中冷器,对于流速的增加,能产生正面的帮助。
再来关于中冷器的材质部分,通常都是使用铝合金材质制成,不但富质感增加美观程度,还可因铝质的高热传导性增加散热效果,另外轻量化的优点,也是选择铝合金材质的主要原因之一。至于金属管之间的橡胶连接管,建议大家尽可能采用三或五层包覆的硅橡胶制品,这种硅胶管的延展性极佳、耐高温、高压又不会硬化,所以小至真空管、中至水管、大至整个进气管路都是非常不错的原厂代用品,相当适合运用在高热的涡轮引擎上,再加上宽型对夹不锈钢束环的固定,可避免爆管或漏气的问题产生,且有别于原厂的黑色,对于提升车辆战斗气息,有相当大的帮助,如此才可使车主放心驾驭爱车。



















