水冷和风冷之争?涡增发动机中冷器解析

目前,小排量涡轮增压发动机主要配备两种进气冷却系统:一种是集成水冷中冷器,另一种则是外置风冷中冷器。前者依赖防冻液来降低进气温度,并通过散热水箱进行二次热交换;后者则直接利用自然风对增压空气进行冷却。那么,这两种方式各有何优劣呢?

1.

为何涡轮增压发动机需要冷却进气?

在探讨这个问题之前,我们先来了解一下涡轮增压发动机为何需要对进气进行冷却。

涡轮增压器是通过高温废气驱动的,其温度通常高达600摄氏度左右。因此,进气在经过涡轮后会被加热,导致热膨胀。在常规气压下,热膨胀后的空气中氧分子含量减少,进而降低涡轮增压发动机的输出效率。

水冷和风冷之争?涡增发动机中冷器解析-有驾

研究数据显示,每降低10摄氏度的进气温度,发动机功率就能提升3%至5%。同时,过高的进气温度还会增加发动机的爆燃风险。因此,对于任何一款涡轮增压发动机而言,降低进气温度都是提升功率输出、确保发动机稳定运行的关键手段。而对于小排量涡轮增压发动机来说,进气温度的影响尤为显著。

2.

两种中冷器各自的优势是什么?

集成水冷中冷器的优势在于其结构紧凑、管路布置灵活,使得安装设计变得相对简单。同时,由于其管道较短,管内压力保持性较好,从而能有效减少涡轮迟滞现象。除了大众EA211发动机外,还有多款小排量涡轮增压发动机采用了这种设计。

水冷和风冷之争?涡增发动机中冷器解析-有驾

相比之下,外置风冷中冷器在冷却效率方面表现更为出色,能将进气温度降低至50摄氏度左右。这意味着对于相同型号的发动机而言,采用外置风冷中冷器后,其输出功率会有明显的提升。如果集成水冷中冷器的发动机想要达到相同的输出功率,那么其调校就必须更加激进,这可能会降低发动机的可靠性。

水冷和风冷之争?涡增发动机中冷器解析-有驾

像布加迪、GT-R等强调动力输出的涡轮增压跑车之所以选择外置风冷中冷器,主要是看重其对于发动机动力的压榨能力以及结构上的简单可靠性。

3.

两种中冷器各自存在哪些不足?

事实上,这两款中冷器的优点恰恰也是对方的不足之处。集成水冷中冷器的主要问题在于其进气冷却效率相对较低,受限于发动机的水温。在正常工作条件下,发动机水温约为90摄氏度,这意味着采用集成水冷中冷器的涡轮增压发动机在稳定工作状态下,其进气温度不会低于90摄氏度。

水冷和风冷之争?涡增发动机中冷器解析-有驾

此外,集成水冷中冷器的水箱冷却系统相对复杂,且长期使用后容易出现漏水故障。有研究显示,某些集成水冷中冷器在使用7年后普遍出现漏水问题。而对于采用这种中冷器的小排量涡轮增压发动机车型来说,7年车龄后可能会迎来漏水故障的集中爆发期。

再来看外置风冷中冷器,“涡轮迟滞”是一个难以避免的问题。由于其进气管路较长,管内空气容积较大,导致管内压力波动较大,从而引发涡轮迟滞现象——这在大排量涡轮增压发动机上表现尤为明显。

尽管一些小排量涡轮增压发动机通过设计优化来减少涡轮迟滞现象,例如采用延迟点火的方式保持管内压力,但外置风冷中冷器的这一缺点仍然存在。

此外,外置风冷中冷器必须安装在迎风面上,这不如集成水冷中冷器那样灵活紧凑,对发动机舱的设计提出了更高的要求。同时,长期使用后容易积累污垢,导致冷却效率下降,因此需要定期清理。

总体而言,外置风冷中冷器在安装设计成本上高于集成水冷中冷器,但其进气冷却效率却是后者无法比拟的。许多车企选择在小排量涡轮增压发动机上使用集成水冷中冷器,主要是出于降低设计成本和增加整车利润的考虑。

0

全部评论 (0)

暂无评论