터보 차저를 떠난 후 공기를 식혀 야하는 이유는 무엇입니까?


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터보 차저를 사용하여 들어오는 공기를 압축하면 공기가 더 뜨거워집니다. 일반적으로이 열기는 엔진으로 전달되기 전에 인터쿨러를 사용하여 냉각됩니다.

이 공기를 냉각시키는 이유는 무엇입니까?

왜 엔진 내부에서 공기가 압축되어 어쨌든 열을 발생시키기 때문에 뜨거운 공기로 통과시킬 수 없습니까?

답변:


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tl; dr

  • 폭발과 싸우려면 (SI 엔진에서)
  • 전력 / 효율을 높이려면

세부

여기서 중요한 몇 가지 요소가 있습니다.

  • 엔진 폭발은 SI 엔진의 진정한 관심사입니다

    스파크 점화 엔진은 더운 공기에서 조기 점화 (일명 노크 또는 폭발)를 경험할 가능성이 높습니다. 실제로 아래 예의 계산은 이것이 인터 쿨링이 좋은 아이디어 인 주된 이유임을 보여줍니다.

  • 열기 상승, 냉기 싱크

    물리학에서 뜨거운 공기는 차가운 공기보다 밀도가 낮습니다. 이는 1kg의 뜨거운 공기가 차지하는 부피가 1kg의 차가운 공기가 차지하는 부피보다 큼을 의미합니다.

  • 내연 기관은 부피 측정 장치입니다

    이것이 의미하는 바는 엔진이 회전하여 사이클을 완료 할 때마다 연소실로 유입되는 공기의 양이 고정되어 있다는 것입니다.

  • 권력은 부피가 아니라 질량에 달려있다

    엔진에 의해 개발 된 동력은 연소실로 유입되는 공기의 질량에 비례하지만 부피는 비례하지 않습니다. 더 많은 공기 분자 = 더 강타.


터보 차저 (또는 다른 강제 유도 장치)가 사용되는 이유는 IC 엔진의 전력 및 / 또는 효율을 높이기 위해서입니다. 연소실 수준에서, 이것은 연소 동안 존재하는 공기 분자의 양을 증가시킴으로써 달성된다.

터보 차저는 들어오는 공기를 가압하여이를 달성합니다. 이 압축 과정에서 원하지 않는 부산물은 나가는 공기가 뜨겁고 밀도가 낮다는 것입니다.

이 열풍이 그대로 연소실로 공급되면 엔진 폭발의 가능성이 더 커집니다.

인터쿨러를 통해 공기를 냉각하면 엔진 노크가 줄어들 기 때문에 엔진 작동이 더 안전합니다.

추가 보너스로 공기가 약간 더 조밀 해져서 연소 중에 더 많은 공기 분자가 존재할 수 있습니다.


보너스 예

이것은 숫자가 단어보다 더 크게 말할 수있는 질문 중 하나입니다 .

포럼에 따르면 주식 Mitsubishi Evo X는 중간 범위 RPM에서 22psi 부스트를 생성 할 수 있습니다.

해수면에서 터보 흡입구 조건은 다음과 같습니다.

Air pressure @ turbo inlet      = 14.7 psi

Assumed inlet air temperature   = 25 °C
  => air density @ turbo inlet  = 1.184 kg/m^3

85 % 터보 차저 효율을 가정하면, 엔지니어링 계산 1 은 92 ° C에 가까운 방전 온도를 산출합니다.

Air pressure @ turbo outlet     = 14.7 + 22
                                = 36.7 psi 
Air density @ 36.7 psi, 92 °C   = 2.41 kg/m^3

폭발에 관심이 있다는 것이 아니기 때문에 출구 밀도 값이 다소 맛있어 보입니다. 입구의 두 배 이상입니다.

그러나이 뜨거운 배출 공기를 인터쿨러를 통해 가동하면 어떻게되는지보십시오.

1 psi의 압력 강하를 가정하고 공기가 70 ° C로 냉각된다고 가정 해 봅시다.

Air density @ 35.7 psi, 70 °C = 2.50 kg/m^3

인터쿨러를 통해 귀중한 부스트를 잃어 버렸음에도 불구하고 냉각 효과로 밀도가 3 % 이상 증가하여 공기가 더 밀도가 높아지고 엔진 노크 / 폭발의 관점에서 더 안전합니다.


1 - 나는이 마진이 포함 좁힐 너무 이것에 대한 참으로 놀라운 계산을 밖으로 일한


간결하고 사실적인 답변.
dotancohen

3
가스 방정식은 공기 밀도를 높이기 위해 압력을 높이거나 온도를 낮출 수 있다고 말합니다. 터보 차저와 엔진이 생성 / 처리 할 수있는 압력에는 한계가 있으므로 온도를 낮추는 것이 계획처럼 보입니다.
Steve Jessop

@SteveJessop-그레이트 포인트 : D
Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

터보 차저 후에 공기 식힐 필요가 없다는 것도 알고 있어야합니다 . 많은 차량이 하나가없는 것이 이상적이라는 것을 깨달았습니다. 공장에서 생산 된 대부분의 차량에는 차량이 포함되어 있지 않습니다.
Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

더 간단하고 더 많은 공기 = 더 많은 산소를 넣습니다.
You_Shall_Not_Pass

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간단히 말해 두 가지 이유가 있습니다.

  1. 더 차가운 공기는 더 밀도가 높으므로 동시에 더 많은 연료를 분사 할 수 있기 때문에 동일한 부스트 압력으로 더 많은 전력을 얻을 수 있습니다.
  2. 더운 공기는 공기 / 연료 혼합물을 조기에 폭발시킬 것입니다 (혼합물은 정확한 순간에 일정한 속도로 연소해야합니다. "폭발하지 않아야합니다").

두 번째 경우에 이것은 혼합물의 폭발을 막기 위해 점화 시간을 미리 변경해야한다는 것을 의미합니다. 최적의 동력 전달에 필요한 정확한 순간에 실린더를 발사하지 않기 때문에 전력이 소모됩니다. 당신은 힘을 잃고 연료 소비가 더 나빠집니다.

인터 쿨링 외에도 실린더로 유입되는 공기를 냉각시키는 또 다른 방법은 물 / 메탄올 믹스 또는 아산화 질소 (이 경우 저압 또는 서방 형 NO2 시스템이라고 함)를 주입하는 것입니다. 공기 / 연료 혼합물과 함께 전력을 증가시키지 않고 직접 충전). 이 차량은 열기와 희박한 (더 강력한) 공기 / 연료 비율을 싫어하고 추가 냉각으로 인해 희박한 공기 / 연료 혼합물 및 최적의 타이밍을 실행하는 데 도움이되기 때문에 스바루 소유자가 선호하는 전술입니다.

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