中冷器基本知识.doc

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1、中冷器基本知识中冷器的安装目的，主要是为降低进气温度，或许读者会问：为何需要降低进气温度？这就得提到涡轮增压的原理。涡轮增压的工作原理，简单说是利用引擎排废气来冲击排气叶片，然后带动另一侧进气叶片，强制压缩空气并送往燃烧室中，由于排废气的温度通常都高达8、9百度，连带使涡轮本体同样处于极高温的状态，如此便会提高流过进气涡轮端空气的温度，加上压缩过的空气同样也会产生热度(因为压缩过的空气分子距离变小，会相互挤压、磨擦产生热能现象)，如果这股高温气体未经冷却就进入汽缸中，很容易导致引擎燃烧温度过高，接着就会使汽油预燃发生爆震，让引擎温度更加上升，同时压缩空气

2、的体积也会因热膨胀而大幅降低含氧量，如此一来便会降低增压效益，自然无法产生该有的动力输出。另外，高温也是引擎的隐形杀手，若不设法降低运转温度，一旦遇到天气较热的环境，或是长时间操驾的情况下，很容易增加引擎故障机率，因此才需加装中冷器来降低进气温度。知道中冷器的功能后，接着我们来探讨它的构造及散热原理为何。中冷器主要是由两个部分所组成。第一部分名称为Tube，其功能在于提供一个通道，容纳压缩空气使之流过，因此Tube必须是密闭空间，如此压缩空气才不至于发生泄漏压力的问题，且Tube的外形还分成四方形、椭圆形与长锥形三种，其差别在于风阻与冷却效率间的取舍。第

3、二部分名称为Fin，也就是俗称的鳍片，通常位于上下两层Tube间，并紧密的与Tube相粘在一起，其功能在于散热，因为当压缩热空气流经Tube时，会将热量经由Tube的外壁传达到鳍片上，此时若有外界温度较低的空气流经鳍片时，就能顺便将热量带走，达到冷却进气温度的目的。经由上述两部分不断重叠一起，直到10～20层的结构物，则称为Core，这部分就是所谓的中冷器主体。另外，为了使来自涡轮的压缩气体在进入Core前，能有缓冲及蓄压的空间，及出Core后能提升空气流速，通常都会在Core两侧，再装上名为Tank的零件，其外型像漏斗状一般，其上还会设置圆形进出口，以

4、方便连接硅胶管，而中冷器就是经由上述四个部分所组成。至于中冷器散热的原理就如同刚才提到的一般，是利用众多的横向Tube分割压缩空气，然后来自车头的外界直向冷风，再经过与Tube相连的散热鳍片，就可达到冷却压缩空气的目的，使进气温度较为接近外界温度，因此若要增加中冷器的散热效率，只要加大其面积及厚度，以增加Tube数量、长度和散热鳍片等，就可达到此目的。但有这么容易吗？其实不然，因为愈长、面积愈大中冷器，就愈容易产生进气压力耗损的问题，而这也是本单元主要探讨的问题之一。  虽然大容量中冷器，因热交换时间延长有更好的冷却效能，但却会发生空气流速变慢及压力损失

5、的问题，且进一步使涡轮迟滞现象更为严重，为什么？这要从两个方面谈起。相信曾经自己洗过车的读者都知道，要让水管里的水柱喷的较远、较快，只需挤压水管头就可达成，为什么会这样？那是因为在水压不变的情况下，单位时间的流量不会因管径大小而改变，因此为达到这目的，只要缩小管径，流速自然变快，相反的一增加管径、流速就会变慢，而这情况也发生在整个进气管路里。因为当空气由原先容纳空间较小的进气管路中，流经空间较大的中冷器时，就会产生流速变慢的现象，且此问题对于小出风量涡轮搭配大型中冷器时尤其严重，如此一来将使涡轮迟滞现象更为严重。另外，当空气由进气管路进入中冷器的Tube

6、时，会因管径粗变细的分流转换，产生流速阻力，造成一定程度的压力损失，再加上许多中冷器为增加冷却效率，都会在Tube里设置鳍片(Tube不一定是中空的)，这样也会产生气流阻力，两者相加，涡轮迟滞问题相对会更加明显。值得一提的，上述提到的压力损失，指的并非是增压值的减少，因为进气管路是密闭的，所以排气泄压阀的泄压动作，一定需达到车主设定的增压值才会进行，因此恒压值是不会降低，只不过会延长到达的时间(因为部分压力被消耗掉)及影响增压反应，而这也是压力损失造成的最大影响。既然加装中冷器会使涡轮迟滞更加明显，可是又不能不装，因此如何兼顾冷却效率及压力维持，则成了改

7、装中冷器的首要课题。  一个强调性能化的中冷器，除要有良好的散热能力外，压力损失的减低亦必须考量进去，不过抑制压损与提升冷却效率，在技巧上是完全相反的，譬如一个体积大小相同的中冷器，倘若完全以散热为出发点来设计，里面的Tube就需做得更细且增加鳍片数量，如此就会增加空气阻力；但如果就维持压力层面来着手，又得加粗Tube及减少鳍片，相形之下热交换的效能便较差，所以中冷器的改装绝不如我们想象中的简单。因此要兼顾冷却效率与维持压力的方法，大部分会从Tube与鳍片两部分来着手。首先是Tube部分，其中又分成两种方式，第一：使用管径较粗但管壁极薄的式样，以粗管径来

8、增加空气流通的顺畅度，并利用管壁薄的特点提高散热性。第二：在管径较粗的Tube里