快捷搜索:  汽车  科技

带中冷器的都是涡轮增压发动机吗(为什么增压发动机有中冷器)

带中冷器的都是涡轮增压发动机吗(为什么增压发动机有中冷器)实际上这部分不必多说,我们只需要通过理想气体方程pV=nRT即可看懂进气重量与温度的关系。空气质量(重量)与温度的关系那么可以得出结论,无论机械压缩比多高,只要点火前的温度和压力可控,就不会发生爆震。 相反,即使机械压缩比很低,但点火前的压力和温度过高,仍然会发生爆震。 这样的例子多体现在涡轮增压发动机上,比如奔驰M133发动机,机械压缩比仅为8.4,峰值压力为1.8BAR。 添加98号汽油是车辆手册上的最低标准。原因是因为增压。 假设自吸发动机的0.5L气缸最多可以吸入0.5L的空气,那么增压发动机的0.5L气缸可以压入1L、2L甚至更大体积的空气,喷油量也是自吸式的。 多次灌注 0.5L 钢瓶。 当更大体积的空气和更多的燃油喷射量在相同物理体积的气缸内被压缩、点燃和爆炸时,产生的压力、热量和温度必然会更高,这也是增压器容易爆震的原因。各位不妨看看空气被压缩后所产生的温度变化,空气被压缩

严格来说,涡轮增压发动机必须配备中冷器,可以风冷也可以水冷,但必须配备。 如果涡轮增压汽车没有中冷器,压缩空气的温度会急剧升高,增加燃烧室爆震的趋势。 另一方面,燃气温度的大幅度升高会降低燃气密度,减少单位体积压入燃烧室的空气质量。

带中冷器的都是涡轮增压发动机吗(为什么增压发动机有中冷器)(1)

这很容易理解。 假设 1 体积的单位为 1 克,则发动机每个循环需要填充 1 克空气。 由于温度急剧升高,0.5 体积 = 0.5 克空气膨胀成 1 体积。 此时的空气虽然还是1体积,但重量只有0.5克,送入燃烧室后含氧量自然不足。 随着气体温度的升高,密度降低,体积膨胀,从而降低进入燃烧室的空气质量。 含氧量的降低必然导致喷油量的减少,从而达不到所需的功率。

带中冷器的都是涡轮增压发动机吗(为什么增压发动机有中冷器)(2)

涡轮增压机更容易出现爆震

涡轮增压发动机由于点火前较高的压力和温度更容易发生爆震,尽管增压器的压缩比通常低于自然吸气发动机的压缩比。 但机械压缩比并不是决定是否容易爆震的绝对因素。 这样可以理解,机械压缩比高,但点火前的压力和温度不一定高。 压缩比低时,点火前的压力和温度可能很高,爆震的产生只与点火前的压力和温度有关。

带中冷器的都是涡轮增压发动机吗(为什么增压发动机有中冷器)(3)

那么可以得出结论,无论机械压缩比多高,只要点火前的温度和压力可控,就不会发生爆震。 相反,即使机械压缩比很低,但点火前的压力和温度过高,仍然会发生爆震。 这样的例子多体现在涡轮增压发动机上,比如奔驰M133发动机,机械压缩比仅为8.4,峰值压力为1.8BAR。 添加98号汽油是车辆手册上的最低标准。

带中冷器的都是涡轮增压发动机吗(为什么增压发动机有中冷器)(4)

原因是因为增压。 假设自吸发动机的0.5L气缸最多可以吸入0.5L的空气,那么增压发动机的0.5L气缸可以压入1L、2L甚至更大体积的空气,喷油量也是自吸式的。 多次灌注 0.5L 钢瓶。 当更大体积的空气和更多的燃油喷射量在相同物理体积的气缸内被压缩、点燃和爆炸时,产生的压力、热量和温度必然会更高,这也是增压器容易爆震的原因。

带中冷器的都是涡轮增压发动机吗(为什么增压发动机有中冷器)(5)

各位不妨看看空气被压缩后所产生的温度变化,空气被压缩前是22度,通过压气机后温度飙升至104度(压气机=进气侧涡轮)。这样的温度进入燃烧室会大幅度增加爆震的倾向,因为内燃机出现爆震除了燃油辛烷值比例不够的原因之外(加错油的很少),更多是由于产热多、散热慢所形成的热积累所导致的。而压缩空气经过中冷后,温度下降到61度。这个过程除了温度下降,气体的密度增加,单位体积质量也增加。

带中冷器的都是涡轮增压发动机吗(为什么增压发动机有中冷器)(6)

空气质量(重量)与温度的关系

实际上这部分不必多说,我们只需要通过理想气体方程pV=nRT即可看懂进气重量与温度的关系。

p:压力,这个压力值由涡轮增压系统来决定,比如0.8BAR、1.2BAR等等。

V:填充进燃烧室的空气体积。而对于自吸发动机而言这个体积由气缸容积决定。

n:空气质量(重量)。

R:空气种类(成分多,但比例固定)

T:空气温度

那么我们通过pV=nRT即可看出气体温度T越大,空气质量n就越小。因为涡轮增压系统在某个负荷下所提供的增压值、空气填充体积是固定的,也就是p*V的值是固定的,而空气种类是稳定且比例极难改变的。那么在这个等式中,n与T就是两个变量。气体温度T大则气体质量n就小,反之气体温度T越小则气体质量n越大。

带中冷器的都是涡轮增压发动机吗(为什么增压发动机有中冷器)(7)

这就是中冷器的作用,降低进气温度,在一定程度上抑制爆震。 其次,通过降低温度来增加气体密度,同样体积的空气具有更大的质量,以确保更多的燃油喷射和更高的性能。 事实上,这也是涡轮增压发动机动力升级的方式。 需要升级涡轮增压系统所能提供的最大压力值(刷机程序达到上限再换成惯性更大的涡轮)。 压力值的增加=压缩空气量的增加,压缩空气的释放量。 热量增加,因此中冷器也应升级以抑制温度升高。

带中冷器的都是涡轮增压发动机吗(为什么增压发动机有中冷器)(8)

如果涡轮增压发动机没有中冷器会怎样? 首先是压入燃烧室的温度升高,爆震风险增加。 当然ECU也不会坐以待毙,会适当后退抑制爆震。 一旦后退角的平均有效压力降低,功率就会降低,油耗就会增加。 当然可以用高品位的燃油来解决问题,但关键是低品位的燃油能达到的功率,那为什么要使用高品位的燃油呢? 这种成本增加毫无意义。 另一方面,每个循环的充气质量下降。

每个循环的燃油喷射量也会下降,功率自然会大幅下降。 涡轮增压之所以得到普及,是因为其强大的潜力。 比如今天民用的1.5T可以拉200多马力,F1的1.6T可以提供近800马力。 如果不使用中冷器,动力参数会大打折扣,增压的意义也就不复存在了。 所以机械增压的发动机一定要有中冷器,没有中冷器的增压器电位低,其实和电脑的CPU是一样的。

带中冷器的都是涡轮增压发动机吗(为什么增压发动机有中冷器)(9)

性能越强的CPU对散热要求越高,散热达不到要求CPU就只能降频,而降无可降时就会烧坏。涡轮增压系统也是同样的道理,没有中冷器,每循环所压入的空气温度高、质量小,ECU也会降频比如滞后点火、加浓喷射等等,这不就导致发动机的性能下降、潜力不足了么。说到底增压机与自吸机还是存在不小的差异的,自然吸气发动机更重视扫气效率,而涡轮增压发动机则更在意进气的温度。

猜您喜欢: