выжать максимум из своего мотора!

В погоне за дополнительной мощностью автоконструкторы пришли к созданию турбокомпрессора, который на сегодняшний день стал одним из непременных условий спортивного тюнинга. Турбина гонит воздух во впускной коллектор под давлением, а значит, его больше попадает в камеру сгорания. При соблюдении стехиометрической пропорции достигается максимальная отдача мощности от сгораемого топлива, так что чем больше воздуха зайдет в цилиндр – тем больше топлива можно подать и тем больше будет мощность мотора.

Однако законы физики не позволяют просто так получить прирост мощности. Во время сжатия в турбине воздух нагревается, что в свою очередь вызывает уменьшение его плотности. Чем горячей воздух, тем хуже сгорает топливо и тем выше вероятность детонации отработанных газов. Для охлаждения воздуха, поступающего от турбины в двигатель и используется теплообменник – интеркулер.

Задачи и противоречия конструкции

В отличие от радиатора охлаждения двигателя, интеркулер выплняет несколько иные задачи и работает не с жидкостью, а с воздухом. Основное противоречие заложено в самом принципе работы и пока остается непреодолимым для конструкторов.

Воздух, выходя из турбины, нагревается и от сжатия, и от тепла выпускной системы. Затем он проходит в радиатор интеркулера, и только после того, как радиатор полностью заполнен под нужным давлением, воздух поступает дальше. Эта задержка дополнительно увеличивает время турболага – реакции турбины на нажатие педали газа. И чем больше объем интеркулера, тем дольше будет турболаг. При этом делать интеркулер меньше, чем необходимо для эффективного охлаждения воздуха, нерационально.

Второе противоречие кроется во внутренней конструкции. Трубки, по которым проходит воздух, должны иметь оптимальную форму и площадь сечения, чтобы соблюсти баланс между эффективным охлаждением (а радиатор работает лучше, когда трубки плоские и воздушный поток турбулентный) и минимальными потерями давления (а они меньше, когда трубки круглые в сечении и поток ламинарный). Здесь также высчитывается оптимальное значение между потерями давления и качеством охлаждения.

Пока что создать интеркулер со 100% эффективностью (охлаждение воздуха до температуры окружающей среды при сохранении давления) не удалось никому. Лучшее, что предлагают конструкторы – компромисс между плюсами и минусами конструкции, обеспечивающий комфортное использование устройства, при этом эффективность 70% считается очень хорошим показателем.

Устройство и принцип работы

Конструкция интеркулера практически такая же, как у других радиаторов, используемых в автомобиле (охлаждения двигателя, кондиционера, печки). От турбины сжатый (и горячий) воздух поступает в радиатор интеркулера, где охлаждается встречным воздушным потоком.

Инженеры подсчитали, что охлаждение поступающего в мотор воздуха на 10⁰C дает прирост мощности 3%. Хороший интеркулер понижает температуру на 50-60⁰C, а это уже добавляет до 20% мощности к мотору.

Особенности конструкции определяют эффективность охлаждения: толщина и форма воздушных каналов, количество изгибов (чем больше поворотов делает воздух, тем лучше он охлаждается и тем сильней потери давления), материал и расположение сот для дополнительного охлаждения, расположение входных и выходных патрубков и распределение воздушных потоков в бачках.

Рабочая часть интеркулера (ядро) рассчитана таким образом, чтобы пропускать вдоль трубок максимальный поток встречного воздуха. Сами трубки имеют внутри пластины-турбулизаторы, практически дублирующие по своей структуре сотовые ячейки между трубками. Такая система способствует завихрениям воздушных потоков внутри трубок и максимальной их теплоотдаче. Расположение сот может быть туннельного типа (улучшает прохождение воздуха, но уменьшает качество охлаждения) или со смещением рядов (лучше охлаждение, но больше сопротивление воздушному потоку).

Интеркулер с прямым расположением сот

Интеркулер со смещенными сотами

Форма самих трубок тоже влияет на прохождение воздуха. Закругленные торцы уменьшают сопротивление встречному воздуху и улучшают обдув.

Еще один фактор, играющий важную роль при охлаждении, это распределение воздушных потоков внутри интеркулера. Для более равномерного распределения конструкторы меняют форму бачков, зачастую вставляя внутрь распределительные перегородки. От входа воздух должен равномерно разойтись по всем трубкам, и на выходе он так же равномерно весь собраться в выходной патрубок.

Перегородка внутри бокового бачка (ресивера)

для равномерного распределения воздушного потока

Как правило, размеры интеркулера определяются наличием свободного места, ведь помимо самого радиатора необходимо разместить и толстые патрубки воздуховодов. Чем больше фронтальная площадь, тем лучше охлаждение, а вот толщина ядра большого значения не имеет, поскольку основная масса воздуха охлаждается только в передней части. Предпочтительней тонкие радиаторы, позволяющие разместить в подкапотном пространстве и интеркулер, и штатный охладитель двигателя.

Сбалансированные технические характеристики и определяют стоимость интеркулера. Точно выверенная конструкция, надежность и эффективность работы требуют и более качественных материалов, и более сложных технологий изготовления. А значит, и цена будет выше.

Материалы

Абсолютное большинство интеркулеров делаются из алюминия (и трубки, и соты) с пластиковыми или алюминиевыми бачками и патрубками. Это оптимальный вариант между весом и теплоотдачей устройства. В некоторых случаях можно встретить интеркулеры из меди, но это скорей исключение из правил. Медные радиаторы использовались в первых турбированных автомобилях, и на сегодняшний момент их почти полностью заменили алюминиевые модели.

Недостатком всех алюминиевых радиаторов является сложный ремонт (нельзя запаять, только заварить), который дополнительно осложняется очень тонкими стенками трубок. В результате поломки интеркулера практически не ремонтируются.

Расположение

В большинстве случаев интеркулер располагается фронтально, перед радиаторной решеткой. Он устанавливается перед радиатором охлаждения и кондиционера, принимая на себя основной воздушный поток. Либо же интеркулер ставится под радиатором, и в этом случае система охлаждения работает более эффективно.

Фронтальное размещение интеркулера

В некоторых случаях интеркулер устанавливается над двигателем, и для обдува в капоте автомобиля предусмотрен специальный воздухозаборник.

Интеркулер на двигателе

Еще один вариант размещения – в боковой части подкапотного пространства за крылом, в котором также должен быть воздухозаборник для эффективного охлаждения радиатора.

Двигатель с двумя интеркулерами,

расположенными по бокам

От того, где устанавливают интеркулер и сколько места для него предусмотрено, зависит его площадь и форма. Как правило, конструкторы стараются сделать интеркулер максимально большим: чем больше его площадь, тем больше воздуха он может охладить, а значит, тем дольше автомобиль может пробыть на пике мощности.

Основные причины поломок

Интеркулер сам по себе ломается редко, это достаточно надежная конструкция. Основными врагами становятся внешние повреждения. Учитывая, что он располагается впереди, он часто повреждается камушками с дороги, а также при ДТП или наездах на глубокие выбоины. Алюминиевая конструкция сложно ремонтируется, а тонкие трубки лопаются даже от несильных ударов. Так что самая частая причина замены интеркулера – внешние повреждения.

Для защиты применяют те же методы, что и для радиатора: устанавливается специальная сетка за радиаторной решеткой, которая принимает на себя удары твердых предметов, а иногда и предохраняет от пыли, тополиного пуха и насекомых (сетку почистить или заменить намного легче!)

Вторая его проблема – засор сотовой структуры пылью, листьями и прочим мусором. Соты забиваются и воздух не проходит сквозь них. Здесь можно обойтись только снятием и очисткой, после чего пользоваться дальше.

Во внутреннюю часть радиатора тоже попадает пыль: даже наличие воздушного фильтра не спасает от проникновения грязи во впускной коллектор (часто фильтр повреждается из-за слишком сильного напора воздуха или влаги). Так что при очистке делается одновременно и промывка радиатора, при которой удаляются загрязнения.

При неисправной турбине в радиатор попадает моторное масло (которое используется для охлаждения турбокомпрессора). Из интеркулера масло попадает во впускной коллектор двигателя, а затем и в камеру сгорания, где закоксовывает поршни и свечи зажигания. При первых признаках масла в интеркулере систему нужно проверять и устранять неполадки.

Ну и естественный износ, хоть и медленно, но берет свое. Из-за вибрации, перепадов температур и давления могут лопнуть патрубки или сам радиатор.

При любых проблемах с интеркулером двигатель недополучает кислород для полноценной работы. Следовательно, будет падать его мощность и расти потребление топлива.

Интересные решения

Интеркулер не обязательно должен быть один. На некоторых автомобилях устанавливаются два интеркулера, что целесообразно для V-образных двигателей.

Для улучшения обдува автолюбители совершенствуют конструкцию воздухозаборников. Например, дополнительно изолируют их, чтобы воздушный поток не огибал радиатор (по пути наименьшего сопротивления), а был направлен именно через него.

В некоторых автомобилях (например, в Subaru Imreza WRX STI) для улучшения охлаждения перед интеркулером устанавливается распылитель, поливающий радиатор водой. Мокрая поверхность остывает намного быстрей!

Жидкостный интеркулер

Сравнительно редко на автомобили устанавливаются интеркулеры с водяным (жидкостным) охлаждением, в которых наддувочный воздух отдает тепло не встречному потоку воздуха, а воде, циркулирующей между трубками. Такая система имеет свои плюсы: при очень компактных размерах эффективность водяного интеркулера в разы выше, поскольку вода имеет большую теплопроводность. Водяной интеркулер устанавливается иногда при тюнинге, когда нет другой возможности охлаждать воздух от турбины.

Недостатком является необходимость охлаждать воду (теплоностиель), так что требуется двухконтурная система охлаждения. Чем сложней система – тем ниже ее надежность, особенно это касается тюнинговых доработок, не предусмотренных автопроизводителем. При этом для системы используется общий расширительный бачок, но отдельные насосы (помпы), каждая из которых включается по мере необходимости. Может использоваться общий или отдельные радиаторы охлаждения.

Двухконтурная система охлаждения, контур охлаждения двигателя.

1. Расширительный бачок. 2. Обратный клапан.

3. Радиатор печки. 4, 5. Термостаты.

6. Водяной насос. 7. Масляный радиатор.

8. Радиатор системы охлаждения двигателя.

Двухконтурная система охлаждения, контур охлаждения наддувочного воздуха.

1. Расширительный бачок. 2. Насос охлаждающей жидкости.

3. Интеркулер. 4. Турбина.

5. Радиатор системы охлаждения интеркулера.

6. Дроссель. 7. Обратный клапан.

В целом, водяной интеркулер устанавливается редко: доработка системы охлаждения требует точных расчетов.

Помимо улучшения динамических характеристик двигателя и экономии топлива, интеркулер еще и продлевает срок службы турбины, защищая от перегрева.

О том, как правильно выбрать интеркулер, читайте наш «Гид покупателя».

Для чего используют интеркулер для турбины или почему турбина гонит масло?

Подписывайтесь на наши соц.

сети!

ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОЕ СОГЛАШЕНИЕ

Я, субъект персональных данных, в соответствии с
Федеральным законом от 27 июля 2006 года № 152 «О персональных данных» предоставляю
ООО «Мега групп» (далее — Оператор), расположенному по адресу 115191, г. Москва,
Духовской переулок, дом 17, стр. 15, согласие на обработку персональных данных,
указанных мной в форме веб-чата и/или в форме заказа обратного звонка на сайте в
сети «Интернет», владельцем которого является Оператор.

Состав предоставляемых мной персональных данных является следующим: ФИО, адрес
электронной почты и номер телефона.
Целями обработки моих персональных данных являются: обеспечение обмена короткими
текстовыми сообщениями в режиме онлайн-диалога и обеспечение функционирования
обратного звонка.
Согласие предоставляется на совершение следующих действий (операций) с указанными в
настоящем согласии персональными данными: сбор, систематизацию, накопление,
хранение, уточнение (обновление, изменение), использование, передачу
(предоставление, доступ), блокирование, удаление, уничтожение, осуществляемых как с
использованием средств автоматизации (автоматизированная обработка), так и без
использования таких средств (неавтоматизированная обработка).
Я понимаю и соглашаюсь с тем, что предоставление Оператору какой-либо информации о
себе, не являющейся контактной и не относящейся к целям настоящего согласия, а равно
предоставление информации, относящейся к государственной, банковской и/или
коммерческой тайне, информации о расовой и/или национальной принадлежности,
политических взглядах, религиозных или философских убеждениях, состоянии здоровья,
интимной жизни запрещено.
В случае принятия мной решения о предоставлении Оператору какой-либо информации
(каких-либо данных), я обязуюсь предоставлять исключительно достоверную и актуальную
информацию и не вправе вводить Оператора в заблуждение в отношении своей личности,
сообщать ложную или недостоверную информацию о себе.
Я понимаю и соглашаюсь с тем, что Оператор не проверяет достоверность персональных
данных, предоставляемых мной, и не имеет возможности оценивать мою дееспособность и
исходит из того, что я предоставляю достоверные персональные данные и поддерживаю
такие данные в актуальном состоянии.
Согласие действует по достижении целей обработки или в случае утраты необходимости в
достижении этих целей, если иное не предусмотрено федеральным законом.
Согласие может быть отозвано мною в любое время на основании моего письменного
заявления.

Интеркулеры

: они того стоят?

| How-To — Двигатель и трансмиссия

(Есть вопрос? [email protected])

Гарольд спрашивает :

Спасибо за очень информативную статью о турбонаддуве («Как купить свой первый турбонаддув», май ‘ 12). Большинство ваших технических статей имеют большую ценность, и я пытаюсь переварить информацию в надежде, что когда-нибудь смогу ее каким-то образом применить. Мой вопрос в том, какова важность интеркулера и каков его размер? Я читал рекламу обновлений промежуточного охладителя, в которой говорилось, что можно получить больше мощности, просто установив более крупный блок. Откуда мне знать, какой размер применять к различным турбинам?

Ответы Marlan :

Поскольку турбонагнетатель питается от выхлопных газов двигателя, лучше всего устанавливать турбину (горячая сторона) как можно ближе к выпускному коллектору двигателя. Это позволяет максимальному количеству тепла выхлопных газов поступать в корпус турбины, а расширение горячих выхлопных газов помогает обеспечить дополнительный импульс вращения турбины.

Проблема в том, что часть тепла этой турбины неизбежно передается компрессору (индукционная или холодная сторона). Подогрев наддувочного воздуха на впуске не имеет большого значения при низком давлении наддува (скажем, от 5 до 7 фунтов на квадратный дюйм). Рассмотрим от 7 до 9psi в качестве области пересечения. Но когда наддув достигает 10 фунтов на квадратный дюйм, нагрев наддувочного воздуха становится серьезной проблемой; в этот момент наддувочный воздух требует охлаждения для поддержания оптимальной эффективности системы. Снижение температуры воздуха повышает плотность воздуха в камере сгорания, что дает возможность значительно увеличить выходную мощность двигателя, поскольку в тот же объем пространства можно втиснуть больше воздуха и топлива. Кроме того, более холодный заряд в камере сгорания снижает риск детонации — в противном случае весь горячий воздух потребовал бы отсоединения провода зажигания, что еще больше снизило бы мощность.

Промежуточные охладители могут использовать окружающий воздух или охлаждающую жидкость для снижения температуры наддувочного воздуха. При эквивалентных уровнях эффективности площадь поверхности воздухо-воздушного охладителя должна быть намного больше, чем у жидкостного теплообменника. Но поскольку жидкий хладагент, такой как ледяная вода, имеет коэффициент теплопередачи в алюминий, который до 14 раз выше, чем воздух в алюминий, ограничения в реальной упаковке не позволяют большинству установок воздух-воздух приблизиться к уровню эффективности жидкостного охладителя в реальной эксплуатации. . С другой стороны, лед тает, поэтому жидкостные охладители действительно эффективны только в дрэг-рейсинге, наземной скорости или использовании на море. Для шоссейных гонок или уличных гонок конструкции воздух-воздух остаются более практичными, при условии, что есть достаточно места для установки достаточно большого устройства. Хотя это и не лучший выбор для достижения максимальной производительности, в некоторых случаях уличным автомобилям с ограниченным пространством, возможно, придется довольствоваться жидкостным охладителем, в котором охлаждающая среда циркулирует с помощью электрического насоса через дополнительный радиатор. Это компромиссное решение часто можно увидеть на стоковых моделях последних моделей с ограниченным пространством, таких как ZL1 Camaro, ZR1 Corvette или Cadillac CTS-V.

Интеркулер должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить значительное падение температуры при минимальных потерях давления. Как правило, инженеры по турбосистемам стараются добиться эффективности промежуточного охладителя 70% или выше и падения давления наддува не более 1,0 фунта на кв. Падение давления в фунтах на квадратный дюйм и эффективность всего 60 процентов. Есть те, кто утверждает, что в пределах разумного падение давления не является серьезной проблемой: вы можете просто компенсировать это, отрегулировав вестгейт, чтобы увеличить наддув. Неправильный! Если вестгейт отрегулирован для повышения наддува более чем на 1 фунт на квадратный дюйм для компенсации потерь давления, он вызывает небольшое увеличение давления турбины на стороне выпуска, что передает больше тепла в компрессор, еще больше повышая температуру воздуха, поступающего в промежуточный охладитель. и, в свою очередь, снижает эффективность пакета. Ты можешь гоняться за этим хвостом, как щенок, но никогда его не поймаешь.

Как эффективность интеркулера влияет на мощность? В качестве примера возьмем промежуточный охладитель, эффективность которого составляет 70 процентов. Инженеры по турбокомпрессору предпочитают использовать абсолютные значения температуры, а не градусы F или градусы C. Абсолютный ноль градусов равен примерно 460 градусам F. Если температура нагнетания компрессора турбокомпрессора составляет 300 градусов F, а температура окружающей среды охлаждающей среды (атмосферного воздуха или жидкости) 70 градусов по Фаренгейту, абсолютная температура 830 градусов:

460 + 70 + 300 = 830

Промежуточный охладитель с эффективностью 70% понизит температуру нагнетания компрессора на 210 градусов:

0,7 x 300 = 210

конечная абсолютная температура:

460 + 70 + (300 210) = 620

Тогда изменение плотности (в процентах):

Изменение плотности = [Исходная абсолютная темп. / Конечная абсолютная температура] — 1

= [830 / 620] — 1 = 0,33934%

Теперь, когда заряд на входе в камеру сгорания стал примерно на 34% плотнее, теоретически это должно привести к соответствующему увеличению мощности. Но не так быстро. Эти цифры не учитывают потери давления наддува, вызванные сопротивлением, когда заряд проходит через воздуховод и промежуточный охладитель. Если система потеряла 1 фунт/кв. дюйм наддува из-за сопротивления воздуховода/промежуточного охладителя на каждые 10 фунтов на кв. давление без интеркулера и вычитание из 100 процентов (1):

Потеря HP = 1 [Станд. давление + давление с промежуточным охладителем] / [Станд. давление + давление без промежуточного охладителя]

= 1 — [14,7 + (10— 1)]/ [14,7 + 10] = 0,040 4%

30-процентный прирост мощности:

34% 4% = 30%

Это означает, например, что если ваша турбоустановка без промежуточного охладителя может выдавать 800 л.с. (при условии, что она не детонирует со всем этим горячим воздухом) , у него есть потенциал для выработки 1040 л.с. с нашим гипотетическим промежуточным охладителем с эффективностью 70 процентов.

800 + (800 x 0,30) = 1040

Следующим шагом будет фактический размер промежуточного охладителя, чтобы он мог достичь требуемого уровня эффективности с вашим турбонагнетателем, двигателем и автомобилем. В некоторых случаях графики эффективности промежуточного охладителя для различных моделей интеркулеров в различных условиях могут помочь в выборе и определении размера, но, к сожалению, обычно они недоступны для среднего потребителя. Можно смоделировать дизайн математически, но задействованная математика довольно сложна, и буквально потребовалось бы еще около двух журнальных страниц, чтобы полностью конкретизировать. Если вы хотите ознакомиться с используемой математикой и ее выводом, см. Справочник по производительности наддува Джеффа Хартмана (Motorbooks 2011, ISBN 0760339).384, 22,26 доллара на Amazon.com) или Corky Bell’s Supercharged! (Bentley Publishers 2001, ISBN 0837601681, 25,51 долларов на Amazon.com).

Математика не панацея: даже после всех расчетов конечный продукт может лишь приблизительно соответствовать реальной производительности промежуточного охладителя конкретного производителя. Это связано с тем, что многие исходные математические предположения сильно различаются в зависимости от фактических конструктивных характеристик реальных моделей промежуточных охладителей разных производителей. Например, один важный математический фактор — плотность внутренних ребер промежуточного охладителя — может сильно различаться в зависимости от конструкции промежуточного охладителя. Плотность внутренних ребер влияет на то, какая площадь внутреннего проходного сечения промежуточного охладителя в реальном мире необходима для достижения ваших целей по снижению температуры. Обычное эмпирическое правило заключается в том, что на каждые 100 л.с. выходной мощности двигателя приходится от 6 до 7 квадратных дюймов внутреннего проходного сечения интеркулера, но это может увеличиться на 40 процентов с действительно плотными внутренними ребрами. Следовательно, фактически необходимая площадь внутреннего проходного сечения влияет на общий размер промежуточного охладителя, включая требования к фронтальной площади промежуточного охладителя. Еще одна информация, необходимая для точной оценки того, какая фронтальная площадь вам нужна, — площадь поверхности теплопередачи на объем сердцевины промежуточного охладителя — также обычно может быть получена только от конкретного производителя промежуточного охладителя.

Из-за этих сложностей, связанных с воплощением теории в реальность, предпочтительный метод определения размеров на самом деле сводится к личной консультации с выбранной вами компанией, занимающейся интеркулерами, для обсуждения конкретных требований. Джонни Ванг, представитель подразделения интеркулеров Turbonetics Spearco, говорит, что в идеале следующая информация необходима для наиболее точного определения подходящего интеркулера для данного применения. Чем больше у вас этих данных (при условии, что они точны), тем ближе будет идеальное соответствие интеркулера.

* Расход на выходе из компрессора в кубических футах в минуту

* Давление наддува

* Температура нагнетания компрессора (Turbonetics может предоставить это значение, если она также является поставщиком турбонаддува) температура воздуха (если неизвестна, предположим, что 65–70 градусов по Фаренгейту для типичного уличного автомобиля)

* Для промежуточного охладителя воздух/воздух эффективность потока воздуха в процентах через переднюю часть промежуточного охладителя (например, при отсутствии препятствий таких как решетка или листовой металл, эффективность воздушного потока будет 100 процентов)

* Для промежуточного охладителя воздух/охлаждающая жидкость, расход вспомогательного насоса в галлонах/час (галлонов в час)

* Для промежуточного охладителя воздух/охлаждающая жидкость, температура охлаждающей среды и/или эффективность любого вспомогательного радиатора

От вышеизложенного, вы можете видеть, что добавление промежуточного охладителя может значительно увеличить мощность на двигателях с наддувом высокой мощности. Ограничивающим фактором серийного уличного автомобиля почти всегда будут ограничения по компоновке, которые ограничивают общий размер интеркулера (и, следовательно, его потенциал эффективности). Когда все сказано и сделано, я думаю, вы обнаружите, что почти для любого уличного автомобиля, работающего в реальном мире, буквально не существует такой вещи, как слишком большой интеркулер.

Источники

Bentley Publishers; Кембридж, Массачусетс; 800/423-4595 или 617/547-4170; BentleyPublishers.com

Motorbooks—Quayside Publishing Group; Миннеаполис, Миннесота; 800/458-0454; Motorbooks.com

Spearco—Turbonetics Inc.; Сими-Вэлли, Калифорния; 805/581-0333; TurboneticsInc.com

Trending Pages

• Как модель T стала T-Bucket и ее решающая роль в раннем хот-роддинге

• Проблемы во время ежедневного вождения отставного армейского грузовика

• The InEVitable Podcast Episode 27: Veteran Actor Phil Morris

• 2024 Audi Q8 E-Tron First Drive: Range Finder

Trending Pages

• How the Model T Became the T-Bucket, and Его решающая роль в раннем хот-роддинге

• Проблемы во время ежедневного вождения бывшего армейского грузовика

• Подкаст InEVitable Эпизод 27: Актер-ветеран Фил Моррис

• Audi Q8 E-Tron 2024 года First Drive: дальномер

Как промежуточные охладители увеличивают мощность и зачем они вам нужны компонент для прироста мощности и здоровья двигателя.

Так как же они работают?

Напомнить позже

Охлаждение автомобиля кажется простым процессом с механической точки зрения; навесить на него огромный радиатор, добавить трубы и залить водой. Пока датчик температуры остается достаточно низким, все в порядке. Но за кулисами происходит большое количество термодинамических уловок, которые удерживают автомобиль в пределах порога безопасной рабочей температуры. Однако теплообменник можно использовать и по-другому. При правильном проектировании и размещении правильный теплообменник может значительно повысить производительность двигателя. Интеркулеры делают именно это, и их можно использовать в нескольких различных комбинациях, чтобы увеличить количество лошадиных сил.

Прежде чем мы углубимся во все тонкости промежуточных охладителей, взгляните на мою статью о системах охлаждения, чтобы получить некоторые общие сведения.

Типичный передний интеркулер

Интеркулер представляет собой теплообменник с поперечным потоком, так как охлаждающая жидкость, отводящая тепло (воздух), движется под углом девяносто градусов к теплой жидкости (воздуху, воде или маслу). Взаимодействие этих жидкостей осуществляется за счет использования трубок и ребер внутри промежуточного охладителя. Полые трубки проходят по длине теплообменника и используются в качестве каналов для теплой жидкости, которая проходит от входа через промежуточный охладитель, а затем к выходу, когда он достаточно охладится.

Настоящее охлаждение происходит за счет использования ребер, которые покрывают площадь поверхности промежуточного охладителя. Выровненные в гофрированную форму, они позволяют максимально увеличить площадь поверхности теплообменника, чтобы тепло могло рассеиваться в окружающую среду с максимальной эффективностью.

Проще говоря, промежуточные охладители забирают теплый воздух, поступающий в двигатель, и охлаждают его за счет теплообмена. Правила термодинамики гласят, что чем больше разница между температурой воздуха, поступающего через коллектор, и температурой сгорания внутри цилиндра, тем больше энергии преобразуется при сгорании. Таким образом, более холодный впуск означает большую разницу температур и, следовательно, большую мощность.

Этот промежуточный охладитель типа «воздух-воздух» имеет большой входной и выходной диаметры для уменьшения ограничения потока воздуха высокого давления

. Наиболее эффективное использование промежуточного охладителя происходит при его установке на автомобили с турбонаддувом или наддувом, где впускной воздух прогревается турбонагнетателем или нагнетателем, если он не используется. Используя еще больше термодинамических принципов, если давление жидкости увеличивается, температура этой жидкости также увеличивается. Следовательно, давление наддува турбонагнетателя резко увеличивает давление и температуру воздуха на входе, что, если его не охладить, приведет к снижению КПД двигателя.

Для борьбы с этим между турбонагнетателем и впускным отверстием двигателя размещается промежуточный охладитель, чтобы воздух успевал достаточно охладиться, чтобы он поступал в цилиндры и взаимодействовал с поступающим топливом. Без промежуточного охладителя, выполняющего эту работу, теплый воздух от чего-то вроде нагнетателя создал бы питательную среду для преждевременного зажигания. Это означает, что топливо сгорает слишком рано в цикле двигателя, что снижает эффективность и мощность двигателя, а также может привести к повреждению.

Существует два основных типа промежуточных охладителей:

Промежуточные охладители типа «воздух-воздух»

Эти, казалось бы, простые промежуточные охладители используют более холодный воздушный поток для охлаждения теплого потока воздуха с турбонаддувом, прежде чем он попадет в цилиндры для смешивания с топливом. Через каналы, проходящие горизонтально через промежуточный охладитель, воздух проходит от выпускного отверстия турбокомпрессора к впускному отверстию промежуточного охладителя, где он охлаждается внешним воздушным потоком. Этот поток охлаждающего воздуха взаимодействует с ребрами теплообменника, отводя тепло от потока всасываемого воздуха в окружающую среду.

Эти промежуточные охладители значительно увеличивают плотность воздуха, поступающего в цилиндры, создавая большую мощность, поскольку двигателю требуется больше молекул воздуха для работы и сгорания. Во многом так же, как небольшое количество мощности вырабатывается, когда на улице холодно, интеркулер, по сути, имитирует более холодную температуру входящего воздуха, сохраняя при этом высокое давление, создаваемое принудительной индукцией.

Промежуточные охладители типа «воздух-воздух» не требуют насосов и, следовательно, не потребляют энергию двигателя или других компонентов автомобиля. Однако недостатки заключаются в отсутствии контроля над производительностью интеркулера. Промежуточный охладитель типа «воздух-воздух» работает эффективно только в том случае, если поток воздуха к ребрам и трубкам холодный и постоянный, в противном случае его термодинамические способности резко снижаются. Это означает, что размещение самого интеркулера жизненно важно и может вызвать много головной боли с точки зрения прокладки необходимой сантехники. Чтобы обеспечить некоторый коэффициент безопасности, промежуточные охладители типа «воздух-воздух» часто имеют относительно большие размеры, чтобы максимизировать площадь поверхности для охлаждения.

Промежуточные охладители воздух-вода

Эти системы немного сложнее, но следуют тем же основным идеям. С теплообменником, расположенным перед впускным коллектором, теплый впускной воздух вместо этого охлаждается водой, протекающей по трубкам промежуточного охладителя. Теплопроводность воды намного выше, чем у воздуха, что означает более эффективную передачу тепла. Теплая вода, нагретая от «индукционного» промежуточного охладителя, может затем перекачиваться в собственный небольшой теплообменник, где она охлаждается холодным воздухом, как основной радиатор автомобиля.

Промежуточный охладитель типа «вода-воздух» может быть размещен в любом месте моторного отсека, при этом большинство производителей размещают его как можно ближе к впускному коллектору, чтобы воздух не успел снова нагреться до того, как попадет в цилиндр. . Единственная дилемма размещения связана с теплообменником водяного охлаждения, для эффективной работы которого требуется поток холодного воздуха. К сожалению, это также означает, что для этого типа промежуточного охладителя требуется водяной насос, резервуар для жидкости и соответствующий трубопровод для прохождения воды по системе.

Позиционирование

Воздухозаборник на капоте Subaru предназначен для подачи воздуха непосредственно в установленный сверху промежуточный охладитель воздух-воздух

. Большинство промежуточных охладителей необходимо размещать в местах, где поток воздуха быстрый, равномерный и прохладный. Нет смысла устанавливать теплообменник в глубине моторного отсека, где температура окружающей среды слишком высока для реального теплообмена. Вот почему передние интеркулеры являются наиболее популярным способом размещения.

Интеркулер, расположенный перед радиатором или в боковой решетке передней части, должен всегда получать холодный и невозмущенный воздух, чтобы максимизировать разницу температур между горячими и холодными жидкостями. Если пространство ограничено, производители часто создают большие воздухозаборники в капоте (Subaru Impreza WRX STI, Mini Cooper S), чтобы интеркулер можно было разместить в любом месте моторного отсека и при этом обеспечить достаточную подачу воздуха.

Муг из MCM не может устоять перед игрой на своем последнем интеркулере

Несмотря на то, что их внедрение в систему двигателя и трансмиссии может доставить массу хлопот, промежуточные охладители являются ключом к эффективной принудительной индукции благодаря своим возможностям воздушного охлаждения. Промежуточный охладитель, спроектированный подходящего размера, может разблокировать драгоценную мощность двигателя, и, поскольку почти каждый производитель автомобилей сокращает размеры и устанавливает турбонаддув, ожидайте увидеть множество теплообменников под капотами ваших будущих автомобилей. Они могут показаться вульгарным модным аксессуаром в мире модифицированных автомобилей, но в данном случае функциональность выходит за рамки формы.