‘壹’ 汽车中冷器的工作原理
中冷器的作用是降低发动机的进气温度。一般由铝合金材料制成。按照冷却介质的不同,常见的中冷器可以分为风冷式和水冷式2种。
(1)风冷式 利用外界空气对通过中冷器的空气进行冷却。优点是整个冷却系统的组成部件少,结构比水冷式中冷器相对简单。缺点是冷却效率比水冷式中冷器低,一般需要较长的连接管路,空气通过阻力较大。风冷式中冷器因其结构简单和制造成本低而得到了广泛应用,大部分涡轮增压发动机使用的都是风冷式中冷器,例如华泰特拉卡TCI越野车和一汽-大众宝来1.8T轿车搭载的发动机都使用了风冷式中冷器。
(2)水冷式 利用循环冷却水对通过中冷器的空气进行冷却。优点是冷却效率较高,而且安装位置比较灵活,无需使用很长的连接管路,使得整个进气管路更加顺畅。缺点是需要1个与发动机冷却系统相对独立的循环水系统与之配合,因此整个系统的组成部件较多,制造成本较高,而且结构复杂。水冷式中冷器的应用比较少,一般用在发动机中置或后置的车辆上,以及大排量发动机上,例如奔驰S400 CDI轿车和奥迪A8 TDI轿车搭载的发动机都使用了水冷式中冷器。 中冷器是用来冷却经增压器出来的增压空气的,空气在经过增压器后,压力增加,温度升高,通过中冷器冷却可降低增压空气温度,从而提高空气密度,提高充气效率,以达到提升柴油机功率和降低排放的目的。
中冷器:是增压系统的一部分。当空气被高比例压缩后会产很高的生热量,从而使空气膨胀密度降低,而同时也会使发动机温度过高造成损坏。为了得到更高的容积效率,需要在注入汽缸之前对高温空气进行冷却。这就需要加装一个散热器,原理类似于水箱散热器,将高温高压空气分散到许多细小的管道里,而管道外有常温空气高速流过,从而达到降温目的(可以将气体温度从150摄氏度降到50摄氏度左右)。由于这个散热器位于发动机和涡轮增压器之间,所以又称作中央冷却器,简称中冷器。
发动机直接排出的废气温度通常高达8、9网络,会造成涡轮本体、进气温度升高,加之压缩空气时做功,增压压缩进气缸的气体就有可能过热而造成汽油预燃而发生爆震,影响动力输出;同时,高温也是引擎的隐形杀手。所以,增压发动机通常会引入中冷器来降低进气温度。一般来说,使用中冷后能减小50~60度的进气温度(离开临界值),可以适当的提高发动机压缩比,改善低转速时的动力输出;同时由于冷空气的密度大,所以在相同条件下,这种设计可以提高发动机的进气密度,因此发动机工作效率更高。
‘贰’ 中冷器是什么原理
中冷器的原理是在涡轮增压器出口与进气管之间,对进入气缸的空气进行冷却。中间冷却器就象散热器,用风冷却或者水冷却,空气的热量通过冷却而逸散到大气中去。据测试,性能良好的中间冷却器不但可以使发动机压缩比能保持一定值而不会产生爆燃,同时降低温度也可提高进气压力,进一步提高发动机的有效功率。
‘叁’ 2021款E300L加速的时候为什么会有风扇一样声音
一辆行驶里程约8.5万km的奔驰E200 CGI轿车。客户反映:该车辆急加速时在车内听见气流声。
故障诊断
和客户一起外出试车,确认故障现象,发现当车辆急加速时,在车内会听到一个“呼、呼”的气流声,这个声音会随着加速的过程一直存在,直到车速稳定。另外,通过询问客户得知,该车辆曾经做过事故维修,更换过前风挡玻璃,而该故障现象就是在事故修复后才出现的。
确认故障现象后,根据客户给出的线索,我们首先怀疑是前风挡玻璃密封不严,导致急加速时产生气流,而且试车时听见气流声很像是从副驾驶侧的风挡玻璃处产生。于是我们用透明胶带在外侧把风挡玻璃的边缘密封起来,在车内用毛巾把风挡玻璃的下沿堵上,再外出试车,但故障依旧。我们又把中网及发动机盖的缝隙遮挡密封起来,再次试车,故障还是存在。
会不会是底盘部件有什么缝隙,例如隔热板变形之类的,导致加速时产生气流声,传到驾驶室呢?于是我们把底板拆下,并对底盘部件进行检查,没发现任何异常,又出去试车,故障现象还是一样。
这时,有同事提出会不会是排气管在急加速时气流产生的声音,但是故障现象只有在开上路并且发动机有负荷变化时才会出现,原地急加油是不会出现的,如果是排气管引起的声音,理论上应该原地急加油时也会出现。但此时我们暂时也没了方向,只好找了另一辆车的排气管换上。换好后试车,故障现象依旧。
在排除了乘客舱密封不严和排气系统的可能性后,我们再次仔细分析异响出现的条件。该车装配的是M271 EVO发动机,只要车速有变化,发动机负荷增大,即使车速较低,异响就会出现,而此时刚好就是涡轮介入工作的时机,也就是说,当涡轮工作时,气流声就会出现。通过分析,我们把故障点锁定在发动机的进气系统中。
那么在路试时观察增压系统各传感器的实际值变化,是否可以得到有价值的数据,以助分析呢?于是我们连接诊断仪路试,但得出的实际值再次让我们失望而归,不管是急加速异响出现时,还是速度稳定时,增压系统的实际值都是正常的,没有异常。虽然从实际值中得不到任何有助于分析故障产生原因的数据,但我们一致认为,异响是在发动机进气系统产生的。于是,我们打算对进气系统的部件进行逐一排查。没有发现问题。换上另一个涡轮增压器试车,异响还是一样。
随后,我们把排查目标定在增压空气冷却器上,因为事故维修中也涉及了这个部件,于是我们打算拆下增压空气冷却器来检查。当我们把前保险杠拆下后,终于发现问题了!连接涡轮增压器到增压空气冷却器的软管上有一道切口,刚好在一个很难被发现的角度
当车辆急加速且涡轮介入时,涡轮增压器把大量的经过压缩的空气输送到增压空气冷却器中,此时压缩空气从软管中泄漏,在行驶过程中与外界空气冲击,从而产生气流声。
故障排除
更换从涡轮增压器到增压空气冷却器之间的软管。
故障总结
在处理这个故障时,我们刚开始确实找不到方向,走了一些弯路。在碰壁后再仔细分析,车辆是在事故维修后才出现该异响的,而且又是在涡轮工作的时间点上,最后才锁定排查发动机的进气系统,并最找到了损坏的部件,排除故障。
可见,在遇到一些棘手的故障时,查询车辆的维修历史,同时结合故障出现时车辆的工作条件去分析。