Интеркулер - полезно или вредно?

Воздух, подаваемый в турбированные двигатели, сжимается. Его сжатие приводит к увеличению плотности и нагреву до температуры около 200ºC. Турбокомпрессор, разогреваемый выхлопными газами, способствует дополнительному нагреву. Проблема состоит в том, что при нагреве снижается плотность воздуха, что влечёт за собой падение давления наддува. Для снижения температуры применяют интеркулер. Это устройство снижает температуру нагнетаемого в цилиндры воздуха до 50-60ºC, что способствует увеличению прироста мощности.

Водяной интеркулер

Область применения и полезный эффект

Интеркулеры не применяются на атмосферных двигателях: транспорт, снабжённых двигателями, не оборудованными турбокомпрессором, используют не сжатый, прохладный атмосферный воздух, прошедший только фильтрацию. Применение промежуточного охлаждения воздуха в турбированных дизельных двигателях целесообразно только при использовании схемы двухступенчатого наддува. Экспериментальные данные говорят, что при снижении температуры воздуха на 10ºC, средний прирост мощности составляет 3%. Топливо сгорает более эффективно, повышается его экономия, и снижаются вредные выбросы. Применение интеркулера обеспечивает до 20% прироста мощности. Но, имеются и проблемы. Охлаждая воздух, интеркулер одновременно является препятствием на его пути, что снижает давление.

Типы интеркулеров

Различают два типа устройств:

• Воздушного охлаждения

• Водяного (жидкостного) охлаждения

Воздушный интеркулер

Благодаря своей простой конструкции, наиболее распространены воздушные охладители. Воздушный интеркулер представляет собой теплообменник, являющийся конструкцией из трубок и металлических пластин. Воздух охлаждается, проходя через длинные, многократно изогнутые для увеличения их длины, трубки. Пластины между трубками служат для увеличения площади охладителя, что обеспечивает лучшую теплоотдачу. Для изготовления трубок и пластин применяются алюминий и медь. Следует учесть, что трубки создают препятствие для прохода воздуха, что приводит к некоторой потере давления.

Интеркулер на автомобиле

 

Водяной интеркулер

Интеркулер жидкостного охлаждения имеет определённые преимущества. Он более компактен, и его легче установить под капотом. Вода, охлаждающая воздух интенсивней отводит тепло, что повышает эффективность устройства. На тепловозах в целях снижения габаритов воздушного тракта используются устройства водовоздушного типа, вода в которых охлаждается в отдельном радиаторе. Того же типа промежуточные охладители применяются и на судах, где для охлаждения используется забортная вода. В автоспорте охладители жидкостного типа используются редко, в качестве примера можно привести автомобиль Toyota Celica Alltrac. Кроме того, в автоспорте применяются орошение охладителя водой из специальных форсунок, а иногда даже используют лёд в специальных ёмкостях, при работе силовой установки на экстремальном давлении. За эти преимущества приходится расплачиваться сложностью конструкции. Помимо водяного теплообменника жидкостный интеркулер содержит воздушный радиатор, систему патрубков, блок управления и водяной насос. Сложность интеркулеров водяного типа не даёт им широко распространиться, и они применяются в основном только тогда, когда с помощью воздушного охладителя невозможно добиться необходимого эффекта, примером этому могут послужить некоторые модели двигателей TSI.

Устанавливается под бампер

Установка

Как правило, промежуточный охладитель устанавливается в следующих местах:

• По центру автомобиля сзади переднего бампера, в котором прорезают специальные воздухозаборники

• Над двигателем, с установкой воздухозаборников на капоте

• На крыльях автомобиля, в которых устраиваются воздухозаборники

Проектировка

При проектировании устройства следует учесть несколько его свойств, о которых пойдёт речь ниже. Площадь теплообменника – определяется как суммарная площадь поверхности пластин и трубок теплообменника. При увеличении площади теплообменника увеличивается и эффективность устройства. Пропорциональный рост в данном случае не наблюдается. Например, интеркулер имеет КПД 80%. Если увеличить площадь на 40%, КПД также увеличится на 40%, но не от 80%, а от 20% недостающих. Итоговое значение КПД будет 88%.

Проходное сечение

С одной стороны, воздух быстрее охлаждается, когда его прохождение через теплообменник максимально затруднено. С другой стороны, это обстоятельство влечёт за собой уменьшение давления. Чтобы компенсировать это явление, необходимо увеличивать проходное сечение.

Внутренний объем

Внутренний объем охладителя заполняется воздухом, при этом необходимо, чтобы внутри него давление возникло раньше, чем в ресивере. При расчёте оптимальной схемы предварительного охлаждения это является одним из важнейших условий. Невозможно разработать промежуточный охладитель с нулевыми потерями. Расчет эффективности устройства производится сравнением температуры воздуха, подаваемого турбиной и температуры на выходе из теплообменника охладителя. При подаче воздуха турбокомпрессором, его температура увеличивается. Это увеличение рассчитывается как разность температуры воздуха выходящего из компрессора (Tco) и температуры окружающей среды (Ta). Temperature rise = Tco – Ta Тепло, забираемое охладителем, рассчитывается как разность температуры на выходе компрессора и температуры на выходе из теплообменника охладителя. Temperature removed = Tco – Tw КПД интеркулера можно рассчитать как отношение Temperature removed/ Temperature rise умноженное на 100%. Если говорить о рассмотренных выше двух типах охладителей, то можно отметить, что интеркулер жидкостного охлаждения имеет больший КПД на низких скоростях, но отличается сложностью конструкции и высокой ценой. Воздушные охладители напротив, имеют больший КПД на высоких скоростях и малоэффективны на низких. При этом они дёшевы и просты по конструкции.

Прочтите также:
- Как и из чего сделать обвес своими руками на авто?
- Разборка Ваз в Москве: почему это выгодно?
- Обвесы на ваз 2107
- Выбираем обвес на Ваз 2110: уникальная внешность оперативно и недорого
- Возможности виртуального автотюнинга
- Тюнинг салона Ваз 2106: что можно изменить?


Вернуться

Подвергаете ли Вы тюнингу свой авто?
НАША РАССЫЛКА Введите ваш e-mail, чтобы
получать новые статьи