เมื่อเราใช้เทอร์โบชาร์จเจอร์เพื่ออัดอากาศที่เข้ามาอากาศจะร้อนขึ้น โดยปกติแล้วอากาศร้อนนี้จะเย็นลงโดยใช้อินเตอร์คูลเลอร์ก่อนที่มันจะถูกส่งไปยังเครื่องยนต์
อะไรคือเหตุผลที่ทำให้อากาศเย็นลง
ทำไมเราไม่ผ่านเป็นอากาศร้อนเนื่องจากภายในเครื่องยนต์อากาศจะถูกบีบอัดซึ่งจะทำให้ร้อนขึ้นได้อย่างไร
คำตอบ:
มีปัจจัยที่สำคัญบางอย่างในการเล่นที่นี่
การระเบิดของเครื่องยนต์เป็นปัญหาที่แท้จริงสำหรับเครื่องยนต์ SI
เครื่องยนต์จุดระเบิดมีแนวโน้มที่จะได้สัมผัสกับการจุดระเบิดก่อนกำหนด (aka เคาะหรือระเบิด) ด้วยอากาศร้อน อันที่จริงการคำนวณในตัวอย่างด้านล่างสามารถแสดงให้เห็นว่านี่คือเหตุผลหลักว่าทำไมการอินเตอร์คูลลิ่งจึงเป็นความคิดที่ดี
อากาศร้อนเพิ่มขึ้น, อ่างอากาศเย็น
ในฟิสิกส์ - พูดอากาศร้อนมีความหนาแน่นน้อยกว่าอากาศเย็น ซึ่งหมายความว่าปริมาณอากาศร้อนที่ถูกครอบครองโดย 1 กิโลกรัมนั้นมากกว่าอากาศที่มีอากาศเย็น 1 กิโลกรัม
เครื่องยนต์สันดาปภายในเป็นอุปกรณ์วัดปริมาตร
สิ่งนี้หมายถึงว่าทุกครั้งที่เครื่องยนต์ดับและครบวงจรปริมาตรของอากาศที่เข้าสู่ห้องเผาไหม้จะได้รับการแก้ไข
พลังงานขึ้นอยู่กับมวลไม่ใช่ปริมาตร
กำลังที่พัฒนาโดยเครื่องยนต์นั้นแปรผันตามมวลของอากาศที่เข้าสู่ห้องเผาไหม้ไม่ใช่ปริมาณ โมเลกุลของอากาศมากขึ้น = บางมากขึ้น
เหตุผลที่เทอร์โบชาร์จเจอร์ (หรืออุปกรณ์บังคับเหนี่ยวนำอื่น ๆ ) ถูกใช้เพื่อเพิ่มพลังและ / หรือประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ไอซี ที่ระดับห้องเผาไหม้สามารถทำได้โดยการเพิ่มปริมาณของโมเลกุลอากาศในระหว่างการเผาไหม้
เทอร์โบชาร์จเจอร์ทำได้โดยการอัดอากาศเข้า ผลพลอยได้ที่ไม่พึงประสงค์ของกระบวนการบีบอัดนี้คืออากาศขาออกร้อนและหนาแน่นน้อยกว่า
หากอากาศร้อนนี้ถูกส่งไปยังห้องเผาไหม้ตามที่เป็นอยู่โอกาสในการระเบิดของเครื่องยนต์จะยิ่งใหญ่ขึ้น
โดยการระบายความร้อนของอากาศผ่านอินเตอร์คูลเลอร์การทำงานของเครื่องยนต์จะปลอดภัยยิ่งขึ้นเนื่องจากการน็อคของเครื่องยนต์ลดลง
ในฐานะที่เป็นโบนัสเพิ่มเติมอากาศจะหนาแน่นขึ้นเล็กน้อยทำให้มีโมเลกุลของอากาศมากขึ้นในระหว่างการเผาไหม้
นี่เป็นหนึ่งในคำถามที่ตัวเลขสามารถพูดได้ดังกว่าคำพูด :
ฟอรัมระบุว่าหุ้น Mitsubishi Evo X มีความสามารถในการสร้างเพิ่ม 22 psi ที่ RPM ระดับกลาง
ที่ระดับน้ำทะเลสภาพของเทอร์โบเข้าจะเป็นดังนี้:
Air pressure @ turbo inlet = 14.7 psi
Assumed inlet air temperature = 25 °C
=> air density @ turbo inlet = 1.184 kg/m^3
สมมติว่าประสิทธิภาพของเทอร์โบชาร์จเจอร์ 85% การคำนวณทางวิศวกรรม1จะให้อุณหภูมิของการคายประจุใกล้เคียงกับ 92 ° C:
Air pressure @ turbo outlet = 14.7 + 22
= 36.7 psi
Air density @ 36.7 psi, 92 °C = 2.41 kg/m^3
ถ้าเราไม่สนใจเกี่ยวกับการระเบิดความหนาแน่นของทางออกจะดูไม่น่าอร่อยเท่าไรนัก - มันเป็นมากกว่าสองเท่าของทางเข้า
แต่ดูสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อเราเรียกใช้อากาศที่ปล่อยร้อนนี้ผ่านอินเตอร์คูลเลอร์
สมมติว่าความดันลดลง 1 psi และอากาศเย็นลงถึง 70 ° C:
Air density @ 35.7 psi, 70 °C = 2.50 kg/m^3
แม้ว่าความจริงที่ว่าเราสูญเสียการเพิ่มค่าที่มีค่าผ่านทางอินเตอร์คูลเลอร์เอฟเฟกต์การระบายความร้อนก็จบลงเพิ่มความหนาแน่นมากกว่า 3% ดังนั้นตอนนี้อากาศก็หนาแน่นขึ้นและที่สำคัญกว่านั้นคือปลอดภัยกว่า
1 - ฉันได้ทำการคำนวณที่ยอดเยี่ยมอย่างแท้จริงสำหรับสิ่งนี้ซึ่งส่วนต่างนี้แคบเกินไปที่จะมี
กล่าวโดยสรุปมีสองเหตุผล:
ในอินสแตนซ์ที่สองนี้จะหมายความว่าคุณต้องเปลี่ยนปริมาณการจุดระเบิดล่วงหน้าในความพยายามที่จะป้องกันไม่ให้ส่วนผสมระเบิด มันจะทำให้คุณเสียค่าใช้จ่ายเพราะคุณไม่ได้ยิงกระบอกสูบในเวลาที่ต้องการเพื่อการส่งพลังงานที่ดีที่สุด คุณกำลังสูญเสียพลังงานและการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงแย่ลง
นอกเหนือจากการอินเตอร์คูลลิ่งอีกวิธีหนึ่งในการทำให้อากาศเย็นลงในกระบอกสูบคือการฉีดน้ำ / เมทานอลผสมหรือไนตรัสออกไซด์ (ในกรณีนี้เรียกว่าระบบ NO2 แบบความดันต่ำหรือช้าเนื่องจากใช้ในการทำให้เย็นลง ชาร์จไม่ได้โดยตรงเพื่อเพิ่มพลังงาน) ควบคู่ไปกับส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิง นี่เป็นกลยุทธ์ที่ชื่นชอบของเจ้าของ Subaru เพราะรถเหล่านี้เกลียดอากาศร้อนและอัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิงที่น้อยและมีประสิทธิภาพมากขึ้นและการระบายความร้อนเพิ่มเติมช่วยให้คุณสามารถผสมอากาศ / เชื้อเพลิงและเวลาที่เหมาะสม