帶你認(rèn)識(shí)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)(4)中冷器的作用

　　[太平洋汽車(chē)網(wǎng) 導(dǎo)購(gòu)頻道]在前3篇的文章中，我們分別介紹了增壓原理和2種增壓器。從這篇開(kāi)始，我們要介紹增壓發(fā)動(dòng)機(jī)其他重要的部件，因?yàn)橹挥幸粋�(gè)增壓器是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能完成工作的。那么我們首先要介紹的是和增壓器“對(duì)著干”的中冷器。

　　之所以說(shuō)中冷器和增壓器是“對(duì)著干”，是因?yàn)橹欣淦鲿?huì)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(dòng)機(jī)響應(yīng)變慢，不過(guò)這種效應(yīng)相比起中冷器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)提升功率的作用來(lái)說(shuō)，就顯得無(wú)足輕重了。

　　如果你想回顧前3期的內(nèi)容，可以點(diǎn)擊：

　　《帶你認(rèn)識(shí)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)(1) ：增壓器的由來(lái)》；

　　《帶你認(rèn)識(shí)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)(2) ：機(jī)械增壓器》；

　　《帶你認(rèn)識(shí)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)(3) ：渦輪增壓器》；

　　為什么要中冷器

　　首先接著之前的話題，當(dāng)空氣經(jīng)過(guò)增壓器被壓縮后，溫度會(huì)升高，這是一個(gè)基本的物理原理。增壓后的氣體溫度大概會(huì)升高多少呢?這個(gè)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度左右，加上空氣本來(lái)的溫度，增壓后的氣體已經(jīng)很燙了。

　　高溫氣體對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響主要在兩點(diǎn)：一是空氣體積大了，相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)吸進(jìn)的空氣又變少了；而第二點(diǎn)更為重要，高溫空氣對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒特別不利，功率會(huì)減少、排放會(huì)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(dòng)機(jī)功率就會(huì)下降大約3%～5%。這個(gè)問(wèn)題就非常嚴(yán)重了，好不容易增加的功率會(huì)被空氣溫度過(guò)高而抵消，為了解決這些問(wèn)題，我們需要把增壓后的空氣再度冷卻再送進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)。而承擔(dān)這一重任的部件就是中冷器。中冷器聽(tīng)上去很酷，其實(shí)原理和結(jié)構(gòu)跟我們家用冰箱和空調(diào)的散熱器沒(méi)什么區(qū)別。

中冷器形狀各異 但基本原理和結(jié)構(gòu)與我們的冰箱空調(diào)散熱器沒(méi)什么區(qū)別

　　空冷還是水冷？

　　要將空氣冷卻，無(wú)非就是兩種方法。一種是通過(guò)車(chē)輛行駛的時(shí)候迎面撞進(jìn)的冷風(fēng)進(jìn)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(guò)一根根管道，增加管道和周?chē)�空氣的接觸面積，然后通過(guò)周?chē)�的空氣將其降溫�?/p>

放在發(fā)動(dòng)機(jī)上方的空氣冷卻的中冷器

　　水冷則是剛好和風(fēng)冷相反。就是將一個(gè)冷卻器(形狀和原理和風(fēng)冷的中冷器基本一致)放進(jìn)進(jìn)氣管道里，讓增壓后的熱空氣流過(guò)。而冷卻器里則有冷卻水不斷地流動(dòng)，從而帶走增壓空氣的熱量。

實(shí)線表示空氣的流動(dòng) 虛線表示冷卻水的流動(dòng)

　　副作用：發(fā)動(dòng)機(jī)響應(yīng)速度變慢 渦輪遲滯變得嚴(yán)重

　　一般來(lái)說(shuō)，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(shí)間越長(zhǎng)，冷卻效果就越好。不過(guò)中冷器就好比增加了進(jìn)氣管道的容積，增壓器產(chǎn)生的壓縮空氣首先要把這個(gè)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(jī)械增壓的機(jī)器，也會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)響應(yīng)變慢。

　　另一方面，由于增壓空氣必須流過(guò)各種管道，因此阻力增加了，其增壓壓力肯定會(huì)被削弱一部分。不過(guò)這種削弱只是在踏下油門(mén)后一段很短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生，因?yàn)樵鰤嚎諝獗幌魅鯄毫�后�?huì)在中冷器到進(jìn)氣門(mén)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(kāi)(關(guān)于泄壓閥我們以后再介紹)。因此，最終的表現(xiàn)依然是發(fā)動(dòng)機(jī)響應(yīng)變慢，渦輪增壓的遲滯現(xiàn)象會(huì)變得嚴(yán)重。

　　中冷器會(huì)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(wèn)題。其中最根本的方法是減少整個(gè)進(jìn)氣管道的容積，降低管道阻力，縮短進(jìn)氣管路，因此我們看到的中冷器往往都是緊貼發(fā)動(dòng)機(jī)，而不像散熱水箱那樣遠(yuǎn)離發(fā)動(dòng)機(jī)。這樣的話，發(fā)動(dòng)機(jī)整體也會(huì)更加緊湊。

　　中冷器在哪?

　　不同機(jī)器的中冷器放置地方是不一樣的，中冷器放在哪是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題，但總體原則就是盡量縮短整個(gè)進(jìn)氣管道的容積，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的響應(yīng)。

　　高增壓、大排量的發(fā)動(dòng)機(jī)由于進(jìn)氣量大，溫度高，往往需要一個(gè)大中冷器。大型的中冷器我們比較容易見(jiàn)到的是放在發(fā)動(dòng)機(jī)頂上，這樣可以通過(guò)在發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋上開(kāi)一個(gè)進(jìn)氣口，使用迎面撞入的冷空氣降溫，這種方式在很多車(chē)上都能見(jiàn)到，例如翼豹STI、MINI COOPER S。放在發(fā)動(dòng)機(jī)上方的好處是結(jié)構(gòu)緊湊，管道短，非常適合于小車(chē)和改裝車(chē)使用。但這種布置方式由于太過(guò)貼近發(fā)動(dòng)機(jī)，會(huì)受到發(fā)動(dòng)機(jī)熱量的影響。

典型的上置式中冷器

MINI COOPER S和翼豹STI都在發(fā)動(dòng)機(jī)蓋上開(kāi)口進(jìn)行中冷器散熱

　　還有一種布置形式是把中冷器放在汽車(chē)中網(wǎng)前部下方。這種方式充分利用了迎面而來(lái)的冷風(fēng)進(jìn)行散熱，但管道過(guò)長(zhǎng)，布置更為復(fù)雜。由于更接近地面，受到地面沙石破壞的可能性也更大。

　　對(duì)于這兩種冷卻方式而言，都屬于外置式的風(fēng)冷，適用于大型中冷器。而現(xiàn)在的趨勢(shì)都是低增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)，并不需要太大的中冷器，同時(shí)也為了讓發(fā)動(dòng)機(jī)更加緊湊，目前很多發(fā)動(dòng)機(jī)都采用水冷的方式，將一個(gè)冷卻器放入進(jìn)氣管道，當(dāng)空氣經(jīng)過(guò)的時(shí)候就被冷卻了，結(jié)構(gòu)非常緊湊。

奧迪3.0 FSI的增壓器和中冷器整合為一個(gè)整體 結(jié)構(gòu)非常緊湊

　　我們熟悉的大眾1.4T渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)就是采用這種方式，而奧迪的機(jī)械增壓也是采用這種形式進(jìn)行冷卻，結(jié)構(gòu)相當(dāng)緊湊。由于這種中冷器完全安裝在內(nèi)部，因此受到灰塵和沙石損傷也更少。

大眾1.4TSI使用的中冷器

　　中冷器是增壓發(fā)動(dòng)機(jī)里非常重要的部件，它能有效降低空氣溫度，提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率。除了要降低空氣的溫度，我們還要對(duì)渦輪增壓器降溫、對(duì)增壓壓力進(jìn)行控制，這些內(nèi)容我們將會(huì)在后面接著介紹。