目前小排量涡轮增压发动机的进气冷却系统主要有两类。其一是集成水冷板散热器,其二就是外置风冷散热器。集成水冷中冷器主要依靠防冻液冷却进气,并借助散热水箱来进行二次热交换。外置风冷中冷器则利用自然风对增压空气进行直接冷却。那么,哪种方式会更好呢?
1、涡轮增压发动机为何必须对进气进行冷却?
回答这个问题之前,我们先科普一下为什么涡轮增压发动机要对进气进行冷却。
对于涡轮增压发动机而言,增压器是通过高温废气来进行驱动,鉴于此,涡轮增压器的温度一般都在600摄氏度左右,进气在通过涡轮之后会被加温,进而产生热膨胀,膨胀后的热空气在常规气压前提下,单位体积中的氧分子含量就会有所减少,进而导致涡轮增压发动机输出效率降低。
研究显示,进气温度每降低10摄氏度,发动机功率可提升3%至5%。此外,进气温度过高还会增加发动机爆燃率。所以对于任何一款涡轮增压发动机而言,如何降低进气温度,就成为提升其功率输出,保证发动机工况的重要手段。而对于小排量涡轮增压发动机而言,进气温度的影响更大——试想一下,一款100kW的小排量涡轮增压发动机,进气温度下降40摄氏度,功率提升20kW,是一件多么诱人的事?
2、两种中冷器各有怎样的优点?
集成水冷中冷器好处就是结构紧凑,管路布置灵活,安装设计毫无压力;管道短,管内压力保持性较好,由此能极大降低涡轮迟滞现象,除了大众EA211发动机,诸如标致、雪铁龙、丰田等小排量涡轮增压发动机采用的都是集成水冷中冷器。下图为大众1.4T EA211的涡轮增压发动机的中冷示意图,其水冷中冷器被安置在靠近进气歧管的位置。红色实线的高温气体经过蓝色虚线冷却液循环冷却后,变成蓝色实线低温空气直接进入进气歧管,红色虚线的高温冷却液则循环到水箱散热器中散热回冷。
相对而言,外置风冷中冷器的冷却效率更高,其进气温度可冷却至50摄氏度左右,对于同型号发动机而言,采用外置风冷中冷器之后输出功率要高出不少。如果搭载集成水冷中冷器的同型号涡轮增压发动机要达到同样的输出功率,其调校就必须要激进很多。从发动机的可靠性理论来说,调校越激进,其可靠性必然会降低。