汽车冷却系统升级不可不知的那些事
2014-05-13 10:34 艾森ECU升级(北京运营中心)
要明白为什么冷却改装能提升车子的动力，首先要给大家上一些理论课。
爆震
相信大家都有这样的经验，车子的动力在冬天时会比夏天来得强劲，这是因为冷空气的密度较热空气高，有助于提升发动机的效率。基于这个原理，当车上的进气温度传感器探测到低(进气)温时ECU (即行车电脑)会自动调整供油量和提前点火正时，增强车子的动力输出。
另一方面，装有增压器的车子虽然可以大幅增加进入发动机的空气量，但空气在被压缩的过程中会产生热量(大约是每0.5 bar上升摄氏60度)，而空气密度因受热膨胀而大幅降低，最后虽然进入气缸内的空气是多了，但由于密度不足，ECU会为供油量和提前点火正时作出相反的调整，减弱了增压器增强动力的效果。
更麻烦的是，热空气进入了原来已是非常高温的燃烧室后，进一步推高了室内的温度，令混合了燃料和空气的油气在被火花塞点燃前便自行燃爆 。或者由于燃烧室内油气点火后，火焰波尚未完全扩散，远端未燃的油气因为高温或高压而自燃，其火焰波与正规燃烧的火焰波撞击而产生极大压力，使得发动机产生不正常的敲击声——这便是俗称为敲缸的“爆震”(detonation)现象。
爆震出现意味着发动机体内燃烧不正常，如果是在高转速高负荷时发生连续且严重的爆震，将会熔损火花塞甚至活塞，令发动机损毁。因此现代的汽车都配有爆震传感器(Knock Sensor)，当ECU收到有爆震出现的讯息后，便会马上把点火提前角延后(如果是有Turbo的车会同时降低增压值)，并将调节混合气浓度来降低燃烧室内的温度来保障发动机的安全，但这些调整会大幅减弱发动机的动力输出，令车子使不出劲来……
中冷器
中冷器的作用是把从增压器出来的热空气在其进入进气歧管前降温。原理是增压了的热空气在通过中冷器的散热管子时会把热量传递到暴露在大气的管路上，而从外面进来的冷空气在吹过受热的管路把热量带走，由此达到了降温的效果。 (这里说的是最常见的气冷式中冷器，其实中冷器也有水冷式的，道理和之前谈过的水/油冷系统一样，不再重复)。经过中冷器降温的增压空气，不仅增加了有利燃烧的空气密度，更可帮助降低汽缸温度，有效地延迟了爆震的出现。此时我们可以借势把ECU内的点火正时提前并调高turbo的增压值，进一步地加大发动机的动力升幅。这些便是借中冷器来提升动力的窍门。
能加强动力的中冷器当然是越大越好，但偏偏原装的中冷器大都偏小。如宝来1.8T便只有一个装在右前大灯下的小型中冷器。在大部分的情况只需把原装的小型中冷器替换成高性能的型号，或是在另一边多装一个同样大小的便可有立竿见影的效果。但如果有意选用的中冷器因太大而需改为前置式，这时候便要仔细考虑了。除了施工难度较大，改装费用昂贵外，也经常因要避免遮挡了水箱而令前置式中冷器装在保险杆以下的位置，离地距太低的后果是中冷器很容易被碰坏。此外大型中冷器因散热和输气的管路长了(整个进气行程增长了)而加深了涡轮的迟滞反应(Turbo Lag)，其中尤以原来是顶置式而改为前置式中冷器(如斯巴鲁的WRX)为甚。如果不是重度改装和经常用高转行车，前置式中冷器可能并不是最理想的选择。
冷水喷射系统
我们知道高温的空气会带来空气密度降低和引发爆震现象，而且尤以增压车为甚。一直以来，汽车工程师都为怎样对进气进行降温而煞费苦心。其中一个方法是设一个向中冷器洒水的装置((如翼豹的STI版)，作用是当中冷器过热时向其洒水降温。这方法虽然简单，但因颇为耗水而影响了效率(总不能为降温而多带一个和油箱一样大的储水箱吧)。试想如果我们可以直接在发动机内洒水降温，岂不是效率更高？
冷水喷射系统正是可以担当这项任务的一套设备。它的工作原理是把“适量”的水以高压，注射入发动机缸盖前的进气歧管内，细小的水点能把经过的热空气降温（水能吸收大量的热能而升温很慢），而部分水点因受热蒸发成雾气时能吸收的热能更多加强了降低进气温度的效果。最后水点和雾气到达燃烧室时便化为蒸气，更直接地降低燃烧室温度，防止爆震出现。
冷水喷射式概念其实自1930年代便己用于飞机发动机上，工程师们一直都希望可以用水来降低燃烧室的温度，这样他们便不用借加重空燃比中的油的比例，来为燃烧室降温，达到既省油和又可加强动力的梦幻效果，可惜过往技术的原因令效果不是很好。近年来由于科技水平的提升和电脑的强大计算能力，新型系统喷射的水分(量)已能达到很高的精确度和可做到每个气缸相同的注射量，非常有效地降低了燃烧室的温度，从而控制了爆震现象，增强了Turbo车承受高增压值的能力。由于实效显著，冷水喷射系统被广泛应用在WRC赛车上，而且车队更在水中混入了甲醇来增强效果。甲醇具有与水相同的降温效率，但结冰点比水低并能助燃，非常适合冬季比赛使用。但由于甲醇具毒性和易燃，民用情况不宜把混合比例调得太高(甲醇比例在30%以下)。冷水喷射系统的售价约在一万元左右。
以上介绍了两种利用冷却来增强动力的方法。要注意的是除了硬件外最关键的是软件的编写。很多时侯个别改装件的品牌并不重要，能指挥它们互相全力配合才是重点。例如加装中冷器可降低进气温度，但如可同时在ECU上调校点火正时，将会有事半功倍的效果。如果找不到可信任的ECU工程师来量身定做编程，套装式的系统将是最佳选择。
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