Коли ми використовуємо турбокомпресор для стиснення вхідного повітря, повітря стає гарячішим. Зазвичай це гаряче повітря охолоджується за допомогою інтеркулера перед його передачею в двигун.
Яка причина охолодження цього повітря?
Чому ми не можемо передати його як гаряче повітря, оскільки всередині двигуна повітря буде стискатися, що все одно нагріватиме його?
Відповіді:
Тут є кілька важливих факторів.
Детонація двигуна викликає справжнє занепокоєння для двигунів СІ
Двигун, що займається іскровим запаленням, швидше за все, може зазнати передчасного займання (він же стук або детонація) з більш гарячим повітрям. Насправді, розрахунки в наведеному нижче прикладі можуть показати, що це головна причина, чому інтеркуляція - це така гарна ідея.
Гаряче повітря піднімається, холодне повітря тоне
Якщо говорити фізично, гаряче повітря менш густе, ніж холодне. Це означає, що об'єм, зайнятий на 1 кг гарячого повітря, більший за об'єм, зайнятий на 1 кг холодного повітря.
Двигун внутрішнього згоряння - це об'ємний пристрій
Це означає, що кожен раз, коли двигун перевертається і завершує цикл, об'єм повітря, що потрапляє в камеру (и) згоряння, фіксується.
Потужність залежить від маси, а не від об'єму
Потужність, вироблена двигуном, пропорційна масі повітря, що потрапляє в камеру згоряння, а не його об'єму. Більше молекул повітря = більше удару.
Причиною використання турбокомпресорів (або будь-яких інших пристроїв з примусовою індукцією) є підвищення потужності та / або ефективності двигуна ІМС. На рівні камери згоряння це досягається збільшенням кількості молекул повітря, присутніх при горінні.
Турбокомпресор досягає цього за рахунок тиску надходить повітря. Небажаним побічним продуктом цього процесу стиснення є те, що повітря, що виходить, є гарячим і менш густим.
Якщо це гаряче повітря подається в камеру згоряння таким, який є, то ймовірність детонації двигуна більша.
Охолоджуючи повітря через інтеркулер, робота двигуна є безпечнішою, оскільки зменшується стукіт двигуна.
Як додатковий бонус, повітря стає дещо щільнішим, що дозволяє при горінні бути більше молекул повітря.
Це одне з тих питань, коли цифри можуть говорити голосніше, ніж слова :
Форуми вказують, що акція Mitsubishi Evo X здатна генерувати прискорення в 22 фунт / кв. Дюйм при середньому діапазоні RPM.
На рівні моря умови вводу в турбо такі:
Air pressure @ turbo inlet = 14.7 psi
Assumed inlet air temperature = 25 °C
=> air density @ turbo inlet = 1.184 kg/m^3
Припускаючи 85% ККД турбокомпресора, інженерні розрахунки 1 дадуть температуру нагнітання, близьку до 92 ° C:
Air pressure @ turbo outlet = 14.7 + 22
= 36.7 psi
Air density @ 36.7 psi, 92 °C = 2.41 kg/m^3
Якщо ми не дбаємо про детонацію, значення щільності на виході виглядає досить смачним - це більш ніж удвічі більше, ніж на вході.
Але подивіться, що станеться, коли ми пропустимо це гаряче зливне повітря через інтеркулер.
Припустимо падіння тиску на 1 фунт / кв.дюйм і охолодження повітря до 70 ° C:
Air density @ 35.7 psi, 70 °C = 2.50 kg/m^3
Незважаючи на те, що ми втрачаємо дорогоцінний приріст через інтеркулер, ефект охолодження закінчується збільшенням щільності більш ніж на 3%, тому тепер повітря щільніше і, що ще важливіше, безпечніше з точки зору стукання / детонації двигуна.
1 - Я розробив справді чудовий розрахунок для цього, який цей запас є занадто вузьким
Словом, дві причини:
У другому випадку це означатиме, що вам доведеться змінити кількість часу запалювання, щоб запобігти вибуху суміші. Це обійдеться вам у витрату енергії, оскільки ви не обстрілюєте циліндр в той момент, необхідний для оптимальної подачі потужності. Ви втрачаєте потужність І ви погіршуєте витрату палива.
Крім переохолодження, ще одним способом охолодження повітря, що потрапляє в циліндр, є впорскування суміші вода / метанол АБО Окис азоту (у цьому випадку називається системою NO2 низького тиску або повільним вивільненням, оскільки вона використовується для охолодження заряд, а не безпосередньо для збільшення потужності) поряд із сумішшю повітря / паливо. Це улюблена тактика власників Subaru, оскільки ці машини ненавидять співвідношення гарячого повітря та більш швидкого (більш потужне) співвідношення повітря / паливо та додаткове охолодження допомагають виконувати більш повільні суміші повітря / паливо та оптимальні терміни.