что это и для чего нужен на дизельном двигателе

Дизельные двигатели в большинстве своём оснащаются системой турбонаддува. Такая доработка позволяет добиться высоких показателей мотора и значительно повысить эксплуатационные характеристики. Тем не менее, такая модернизация дизельного двигателя требует пересмотра традиционной системы его охлаждения.

Содержание статьи:

Дело в том, что нагнетаемый в цилиндры воздух в значительной степени повышает температуру двигателя. А повышенный нагрев неизбежно приведёт к выходу из строя его основных узлов и деталей. Конструкция современных дизельных двигателей, оснащенных турбиной, лишена подобных недостатков во многом благодаря использованию теплообменника, более известного под названием «интеркулер» или «промежуточный охладитель».

Зачем в автомобиле нужен интеркулер 

Практически любой современный дизельный двигатель оснащается интеркулером. Несмотря на всевозможные разновидности подобных устройств, основное их назначение остаётся неизменным – понижение температуры нагнетаемого воздуха. Как правило, промежуточный охладитель устанавливается непосредственно после турбины. Воздух, проходя через трубки представленного устройства отдаёт большую часть тепла и, будучи охлажденным, поступает в камеру сгорания двигателя.

Охлажденная воздушная смесь обладает большей плотностью. Такая консистенция наиболее оптимальна с точки зрения эффективной работы любого двигателя. Чем больше плотность воздушной смеси, тем значительнее объём поступившего в камеру сгорания воздуха. Такая смесь будет способствовать более высокому давлению внутри цилиндров, что существенно повысит КПД дизельного двигателя.

Сама конструкция интеркулера выполнена таким образом, чтобы проходящий через него воздух не встречал на своём пути каких-либо препятствий. В противном случае, это бы повлекло за собой снижения давления, нагнетаемого турбиной воздуха, что неблагоприятно отразилось бы на эффективной работе мотора.

Читайте также: Как работает турбина авто, её устройство и эксплуатация

Принципиальное расположение теплообменника может варьироваться, в зависимости от особенностей подкапотного пространства конкретного автомобиля. В большинстве случаев его монтируют перед основным радиатором системы охлаждения, либо в боковой части у крыла.

Полезная площадь охлаждающих элементов теплообменника рассчитывается индивидуально, для каждого отдельно взятого типа дизельного двигателя, с учетом его технических характеристик и условий эксплуатации.

Разновидности конструкций

В настоящее время интеркулер используется повсеместно, на различных видах автомобилей. Его можно встретить, как на бензиновых, так и на дизельных машинах.

Первый и наиболее распространённый вид интеркулера относится к воздушному типу теплообменников. Он представляет собой некого рода батарею, состоящую из трубок, соединённых между собой пластинами. И те, и другие выполняют функцию теплоотводящих элементов.

В среднем, такой тип промежуточного охладителя способствует тому, что, проходящая через него воздушная смесь, охлаждается до 45-50 градусов. Его наличие позволяет увеличить мощность мотора на 15-20%. Наибольший положительный эффект от работы теплообменника прослеживается при движении со скоростью не менее 40 км/ч.

Несмотря на все достоинства представленного устройства, есть у него и один достаточно существенный недостаток. В силу своих функциональных особенностей, интеркулер «воздух-воздух» очень громоздкий.

В заводских условиях, решить эту проблему удаётся без особых затруднений. Куда сложнее смонтировать данное устройство, есть возникла необходимость оснастить свой автомобиль турбокомпрессором в гаражных условиях. В данном случае, нередко возникает необходимость внесения изменений в конструкцию кузова авто, что влечет за собой массу неудобств.

Статья по теме: Термостат — принцип работы, проверка и устранение неисправностей

Следующий вид теплообменников принято называть водным. Рабочей средой в данном случае является вода или хладагент. Внешне, такой типов интеркулера разительно отличается от представленного ранее вида.

• Во-первых, он более компактный, чем его воздушный аналог. Стоит отметить, что вода, в отличие от воздуха, обладает куда большей теплоёмкостью. Этим и объясняется хорошая теплоотдача данного устройства.
• Второе, не менее существенное преимущество – высокая эффективность.

Сопоставительный анализ двух систем показал, что водный теплообменник в разы превосходит воздушный по основным рабочим показателям.

Всем хорош водный интеркулер, но всё же есть у него один минус. Кроется он в конструктивных особенностях устройства. Дело в том, что для обеспечения полноценной работы интеркулера, он оснащается датчиком температуры, блоком управления и водяным насосом. Каждый из представленных компонентов системы требует систематической диагностики и своевременного обслуживания.

Помимо этого, в случае поломки одного из этих узлов, владелец авто будет вынужден заплатить достаточно большие деньги. Именно поэтому, с целью удешевления, на большинстве бюджетных авто монтируется именно воздушный аналог данного устройства.

Где расположено устройство в моторе и как оно работает

В зависимости от типа устройства, интеркулер может монтироваться в различных местах. Наиболее оправданное, с практической точки зрения, расположение – передняя часть подкапотного пространства.

Чаще всего, его можно встретить до радиатора системы охлаждения двигателя. Именно здесь он будет работать с наибольшей эффективностью. Потоки встречного воздуха, проходя через «жабры» теплообменника будут способствовать наилучшему охлаждению нагнетаемого турбиной воздуха.

Это интересно: Что такое тахограф и для чего он нужен в автомобиле

В качестве альтернативного варианта, нередко прибегают к так называемой верхней схеме. Суть её сводится к тому, что интеркулер устанавливается над двигателем.

Таким способом монтажа чаще всего пользуются в том случае, когда, в силу особенностей конструкции авто, нет возможности поставить теплообменник внутри так называемого «телевизора». Такая схема требует установки дополнительного воздухозаборника на капоте авто.

Как эксплуатировать авто с интеркулером

Дизельный двигатель, конструкция которого отличается наличием турбокомпрессора с интеркулером, требует от водителя определенных навыков и умений.

Помимо всего прочего, при эксплуатации подобных моторов, следует придерживаться некоторых правил:

• В первую очередь, необходимо принять к сведенью тот факт, что все турбодизеля, крайне чувствительны к качеству масла и топливу. Очень важно применять только те ГСМ, которые рекомендованы заводом-изготовителем;
• Не следует эксплуатировать авто в режиме холостого хода длительное время. При низких оборотах двигателя не будет обеспечено его полноценное охлаждение, что негативно отразится на износостойкости его узлов;
• Не следует впадать в панику при виде частиц масла на поверхности воздушного фильтра. Такое явление вовсе не говорит о том, что турбина требует замены, как утверждают многие «эксперты»;
• По завершении каждой поездки следует оставить двигатель поработать некоторое время на холостом ходу, не более 1-2 минут;
• Во время эксплуатации не следует использовать двигатель, что называется вполсилы. Время от времени ему нужна своего рода «встряска», конечно же, в пределах разумного.

Почему теплообменник может сломаться

Как любой другой механический узел автомобиля, интеркулер, в процессе работы может быть подвержен разного рода неисправностям.

Чаще всего они возникают вследствие несвоевременной замены расходных элементов и отсутствия должного уровня обслуживания всех сопутствующих узлов и элементов.

К сведению: Индекс скорости и нагрузки шин: что это значит, расшифровка таблицы

Одна из основных проблем с интеркулером связана с нарушением его герметичности. Проще говоря, его попросту рвёт. Такая проблема может быть вызвана рядом причин.

1. Одна из них – механическое повреждение, вследствие попадания инородных предметов через решетку радиатора.
2. Вторая имеет иное происхождение. Нередко, элементы теплообменника выходят из строя из-за высокого давления в системе.

Головную боль владельцам турбодизелей доставляют также и подводные патрубки. Случается, что в ходе длительной эксплуатации или попросту ввиду их низкого качества, они лопаются или теряют эластичность.

Важно помнить, что в данном случае нужно использовать только специальные соединительные и уплотнительные элементы, рассчитанные на заданные параметры. Это позволит добиться бесперебойной эксплуатации авто и избавит вас от лишних трат.

Интеркулер на дизель – принцип работы, типы устройства, установка

В современных автомобилях все чаще используются двигатели, в которых происходит наиболее полное сгорание топлива, поэтому использование интеркулера на дизеле вполне оправданно. Он является промежуточным, но очень важным звеном системы теплообмена и турбонаддува. Его применение приводит к заметному снижению выхлопных газов.

1 Основные функции дизельного интеркулера

Любой автовладелец хочет, чтобы мощность двигателя увеличилась, но для этого надо создать условия, при которых топливо практически полностью сгорает. В дизель должно поступать больше кислорода. Однако во время работы газ сжимается, температура повышается и поэтому начинается быстрое разрушение кислорода. Теплый воздух приводит к понижению мощности.

Похожие статьи

Одной из главных функций прибора является снижение температуры сжатого воздуха. Также интеркулер позволяет уменьшить детонацию, которая возникает, когда процесс сгорания становится нестабильным. Как известно, повышение температуры характерно для дизельного двигателя, так как оно связано с повышением давления. Дизель должен получать охлаждение, чтобы не повредились поршни, кольца или головки блока. Эффективность компрессора во многом будет зависеть от установленного интеркулера. На многих спортивных, и не только, машинах стали устанавливать систему турбонаддува, которая дает возможность за двадцать секунд набрать свыше 160 километров в час. Продолжительный наддув двигателя станет невозможен, если не будет установлен интеркулер.

2 Типы устройства интеркулера

Основные виды охладителя классифицируются по принципу, который лежит в основе работы:

• Система «воздух-воздух». Такой интеркулер представляет собой конструкцию, состоящую из трубы и пластинчатого радиатора. Находящиеся внутри трубок перегородки позволяют создавать турбулентный поток. Теплообмен повышается, воздух внутри охлаждается, а избыток тепла поступает в атмосферу. Для изготовления используют алюминий. Это один из распространенных типов системы охлаждения, который часто устанавливается на дизель;
• Система «воздух-вода». Этот интеркулер имеет значительно больший коэффициент теплопередачи. Во время прохождения воздуха радиатор охлаждается водой. Поэтому необходимо дополнительное устройство охлаждения жидкости, а также насос и блок управления. Можно отметить компактные размеры и высокий КПД, позволяющий выполнить усовершенствование двигателя;
• Некоторые любители любят использовать для охлаждения закись азота, но это встречается не так часто. Стоит обратить внимание на распределение воздуха и конечные резервуары. Хороший интеркулер должен иметь две спецификации и производители должны это указывать (падение давления потока и охлаждение температуры воздуха, который поступает в дизель).

Подобный радиатор охлаждения, несмотря на всю простоту конструкции, очень важен для нормальной работы. Эффективность двигателя будет только вырастать, но помимо этого надо определиться с местом установки прибора.

3 Выбор места установки для дизельного двигателя

Рассмотрим варианты места для установки. Основным критерием является расход воздуха. Поэтому чаще для интеркулера находят местечко под бампером. Конструктивные особенности позволяют найти как вертикальный, так и горизонтальный вариант. Следует учесть, что устройства системы «воздух-воздух» могут иметь достаточно большие габариты, а в подкапотном пространстве должно оставаться место. Большой дизель потребует другой тип. Очень нежелательно, чтобы устройство подвергалось загрязнению или повреждению, так как это скажется на работе.

Но лучше всего интеркулер установить непосредственно перед радиатором охлаждения. Здесь неплохо подходит система «воздух-вода». Это связано не только с компактностью, но и долгим сроком эксплуатации. Не стоит забывать о дополнительных элементах, которые понадобятся для этого устройства, ведь работа двигателя будет идти на полную мощность, не говоря об экологических показателях. Надо только помнить о том, что слишком маленькая модель просто не будет успевать охлаждать воздух.

4 Что такое интеркулер, зачем н ужен как работает видео

5 Принцип установки устройства

Неправильное месторасположение приведет к тому, что вместо охлаждения начнется нагрев воздуха. У интеркулера есть свойство не только поглощать тепло и поэтому важно, чтобы его избыток поступал в атмосферу, а не нагревал воздушную систему. Для этого необходимо осмотреть устройство перед установкой и обратить внимание на патрубки, отводы и подводы, а также трубки ядра. Нигде не должно быть трещин. Необходимо очистить его от лишнего масла. Также не забываем о том, что турбовой дизель дает высокие температуры именно под капотом и поэтому устройство может неэффективно работать. Особенно это скажется в тот момент, когда автомобиль остановится на светофоре. Не следует ставить охладитель «воздух-воздух» в моторном отсеке. Двигатель не лучший сосед. Недопустимо размещать устройство за радиатором системы охлаждения, так как прошедший через него воздух будет иметь свыше 50 градусов, чем температура окружающей среды.

Оптимальное место для интеркулера находится перед радиатором. Здесь наибольшие воздушные потоки. Надо только учесть один момент – до самого радиатора станет доходить меньше воздуха. Поэтому потребуется внести усовершенствования в дизель, чтобы в дальнейшем не возникло проблем.

Двигатель сам подскажет правильное месторасположение. При вертикальном варианте следует придерживаться традиции, то есть установка проводится вниз вход/выход. Нельзя, чтобы патрубки были вверху, поскольку тогда начинает появляться конденсат. Кроме того, не исключено попадание масла, которое будет накапливаться и загрязнять устройство, что приведет к преждевременной замене.

На спортивные машины установку можно производить прямо горизонтально над радиатором. Только так можно получить дополнительную мощность для двигателя. Но здесь необходимо иметь воздушную отдушину на капоте для постоянной циркуляции воздуха.

Теперь трубы охладителя. Дизель обычно имеет трубы от 50 мм на выходе и до 80 мм на входе в компрессор. Мотор и турбина могут быть несколько подвижны во время быстрой езды, поэтому прибор хорошо фиксируют. Труба должна иметь плавный сгиб и быть резиновой, а лучше всего силиконовой. Возвратную часть желательно теплоизолировать. Для этого подойдут такие материалы, как стекловолокно и алюминиевая лента.

Устанавливать слишком большой интеркулер необязательно, так как местоположение имеет более важное значение. Если вдруг после монтажа обнаружились неполадки при нажатии педали акселератора, то здесь следует убедиться в правильности монтажа. Это бывает связано с лагом от установки турбины или другими причинами.

6 Преимущества при работе интеркулера

Главным образом это эффективность, что уже заложено в принцип работы. После попадания в интеркулер потока воздуха начинает происходить уменьшение давление наддува. Турбулентность остается, но давление при этом падает. Его уровень падения должен быть в пределах 1–2 psi. Дело в том, что если оно снизится слишком сильно, то это отразится на мощности.

Важным показателем считается снижение температуры воздуха. Необходимо знать, что правильно установленный и подобранный прибор позволяет добиться снижения температуры до 70–80 процентов. Это немало, если учесть почти полное сгорание топлива. Кроме того, наблюдается реальный прирост мощности двигателя на 15–25 лошадей. Именно это чаще всего привлекает автоспортсменов.

7 Рекомендации для правильной работы устройства

Особых требований при использовании интеркулера нет, но важно следить, чтобы не произошло ненужного загрязнения и засорения. Не стоит сразу бежать в магазин за новым устройством, тем более что оно не самое дешевое.

Опытные автомеханики советуют попробовать провести восстановительные работы. Для этого нужно залить в интеркулер бензин и хорошо прополоскать. После слива достаточно продуть все сжатым воздухом.

Спортсмены и любители погонять на автомобиле хорошо знают этот промежуточный охладитель. Фактически он уже стал частью системы турбонаддува. Установку сможет провести любой автолюбитель, который использует дизель. Однако если нет уверенности в своих силах, то надо обратиться к специалисту, который поможет с выбором и монтажом. Не стоит отказываться от интеркулера, позволяющего улучшить работу двигателя. Вложенные деньги быстро себя окупят.

8 Интеркулеры вода-воздух от BMW X5M

что это такое? Описание и принцип работы

В турбированных двигателях всасываемый турбонаддувом воздух сжимается. Сжатие воздуха приводит к тому что увеличивается его плотность, а сжатие это приводит к его нагреву примерно до 200 градусов. Также нагреву способствует и всасывающий воздух турбокомпрессор, так как он нагревается отработанными газами.  Также проблема в том, что когда воздух нагревается его плотность снижается, а это приводит к падению давления наддува.

Поэтому для того чтобы снизить температуру воздуха применяют интеркулер. Интеркулер охлаждает воздух до 50-60 градусов, это способствует лучшему наполнению цилиндров воздухом, а значит обеспечивается больший прирост мощности.

Исследования говорят что если снизить температуру воздуха на 10 градусов, то в среднем увеличение мощности (прирост) составляет 3%. Сгорание топлива происходит более эффективно, повышается экономия топлива и снижается количество вредных выбросов. В целом применение интеркулера  может обеспечить прирост мощности до 20%.

Но применение интеркулера имеет и свои недостатки. Когда интеркулер охлаждает воздух, то он тем самым создаёт препятствие для надувочного воздуха, а это снижает давление наддува.

Интеркулеры, или как их ещё называют охладители, можно разделить на 2 типа:
1. Воздушного охлаждения
2. Жидкостного (водяного) охлаждения

Промежуточные воздушные охладители получили большее распространение благодаря тому, что у них простая конструкция. Располагается интеркулер между турбокомпрессором и впускным коллектором. Конструкция интеркулера состоит из теплообменника, представляющего собой конструкцию из трубок, между которыми находятся пластины.

Охлаждение воздуха происходит благодаря тому, что трубки изменяют своё направление по длине, это увеличивает путь проходимый воздухом и воздух благодаря этому охлаждается. Но когда трубки изменяют направление, они создают дополнительное препятствие для воздуха, а это приводит к потерям давления наддува. Находящиеся между трубками увеличивают площадь поверхности охладителя, а это обеспечивает более лучшую теплоотдачу. Трубки и пластины обычно изготавливаются из алюминия, иногда применяется медь.

Интеркулер может устанавливаться под капотом  в следующих местах:
1. По центру за передним бампером, в бампере вырезаются специальные воздухозаборники.
2. Над двигателем, воздухозаборники вырезаются в капоте.
3. В боковых частях крыльев, в крыльях вырезаются воздухозаборники.

При разработке интеркулера для каждого конкретного двигателя учитывается множество параметров, таких как: внутреннее проходное сечение, объём теплообменника, толщина и другие.

По сравнению с воздушным интеркулером, интеркулер водяного типа имеет свои преимущества. Так как он более компактный, это значит что он может быть установлен в любом свободном месте под капотом. Вода которая охлаждает воздух отводит тепло интенсивней, а значит эффективность интеркулера больше. Но когда вода нагреется, то она требует больше времени для остывания.

 

Но за все эти преимущества мы расплачиваемся сложностью конструкции. В добавок к водяному теплообменнику в состав интеркулера также входит: воздушный радиатор, система патрубков, водяной насос, блок управления. Это всё образует вместе с системой охлаждения двигателя образует систему охлаждения двухконтурного типа.

Из-за своей сложности интеркулеры водяного типа применяются редко, т.е. только в тех случаях когда не представляется возможности применять воздушный интеркулер, пример этому некоторые двигатели TSI.

Много иной полезной информации вы можете найти на сайте Рено.бай — очень полезный ресурс про автомобили Рено. Здесь Вы можете прочитать не только про интеркуллер, турбину и другие элементы автомобиля, но про эксплуатацию Renault Duster, Megane, Sandero и др.

• < Назад
• Вперёд >

Интеркулер что это такое в автомобиле, принцип работы, для чего нужен

 Перед современными инженерами, конструирующими двигатели автомобилей, стоят сразу несколько задач:

• Мотор должен быть мощным;
• Компактным;
• Экологичным;
• И при всём том он должен работать на том же нефтяном топливе.

Учитывая вышесказанное, конструкторы используют все уловки (или, скажем, резервы), для того, чтобы это топливо сгорало в моторах с максимальной отдачей. Увы, просто, «залив» цилиндры двигателя топливом, вы даже не запустите его – для сгорания ему нужен кислород.
С этой целью двигатели оснастили турбонаддувом, чтобы увеличить подачу воздуха в цилиндры – ведь само по себе топливо, лишённое окислителя (кислорода воздуха»), воспламениться не в состоянии. Так появились турбированные двигатели, поначалу, правда, только дизельные.
По сравнению с аналогичными «атмосферными» моторами турбированные оказались мощнее более чем на 20%, да к тому же более зкологичными.

Поэтому инженерная мысль заработала в следующем направлении: – а нельзя ли ещё увеличить подачу воздуха. Но при этом сочетание топливной смеси должно быть таким, чтобы та была в состоянии гореть.

Содержание статьи

Интеркулер – что это такое в автомобиле

 

Интеркулер, как правило, ставиться впереди автомобиля

 

Если сравнить массы двух равных объёмов воздуха, то холодная окажется тяжелее – то есть будет обладать большей массой кислорода.

Выход конструкторы нашли в том, чтобы охлаждать воздух, попадающий в цилиндры. Если сравнить массы двух равных объёмов воздуха, то холодная окажется тяжелее – то есть будет обладать большей массой кислорода.
В результате получается, что в «холодном» воздухе способно сгореть больше топлива, чем в «тёплом».
Так и родилась идея охладить воздух, поступающий от турбины, «врезав» в воздушную магистраль радиатор интеркулера.

Принцип работы интеркулера прост – это обычный теплообменник, подсоединённый к выходной трубе турбины. Радиатор интеркулера устанавливается там, где позволяет компоновка автомобиля. Иногда интеркулер ставят сверху – у воздушного фильтра, но в таких случаях требуется установка другого капота – с выступающей частью.
Но наиболее часто интеркулер устанавливается перед основным радиатором — в передней части авто.

Принцип работы интеркулера

На схеме интеркулера (см. ниже) достаточно наглядно демонстрируется его работа:
 

Схема работы интеркулера

 

Охладитель (интеркулер) позволяет топливу расходовать свою энергию с большим КПД.

Лопасти ведущей турбины, раскручиваемые выхлопными газами, установлены на едином валу с лопастями ведомой турбины, нагнетающими атмосферный воздух во впускной коллектор. Без теплообменника (на рисунке – «охладителя) вся эта схема представляла бы описание турбонагнетателя. Охладитель же позволяет более полно наполнять камеры сгорания топливной смесью, что не только положительно сказывается на мощностных характеристиках двигателя, но и позволит топливу расходовать свою энергию с большим КПД, что сделает выхлопные газы экологически более чистыми.

Впечатляющие показатели дизельных турбированных моторов, оснащённых интеркулерами, подвигли на создание аналогичных систем конструкторов бензиновых агрегатов.
Так появились двигатели TSI – с двойной системой наддува и жидкостным интеркулером.
Интеркулер на бензиновом двигателе, как правило, имеет жидкостное охлаждение. Жидкость обладает лучшими теплопроводностью и теплоёмкостью, её легче заставить циркулировать по системе, нежели воздух. Все эти свойства жидкости позволяют сделать интеркулер более компактным, что важно для небольшого автомобиля.

Ремонт интеркулера своими руками

 

Ремонт интеркулера своими руками

 

Изношенные патрубки интеркулера лучше не ремонтировать, а сразу менять на новые.

Если проблема состоит в патрубках, лопнувших и соскочивших с посадочных мест, то нужно либо проявить смекалку, попытавшись зафиксировать патрубки с помощью дополнительных хомутов, герметика и пр., либо (что гораздо эффективнее) заменить; ремонт патрубков интеркулера – дело неблагодарное – ведь давление воздуха в системе интеркулера изрядное.

Как снять интеркулер

О том, как в каждом конкретном случае можно снять интеркулер, писать не имеет смысла. На Hyundai Terracan он установлен сверху. «Сдёрнуть» его не составит более 5 минут – достаточно ослабить хомуты.
Но вот на Ford Mondeo придётся «помучиться» — интеркулер установлен одним блоком с основным радиатором, радиатором кондиционера и радиатором АКПП. Вдобавок приходится разъединять трубки кондиционера.
Поэтому, если интеркулер достаточно проблематично снять/поставить, обратите внимание на состояние стыков его патрубков.

Корме того, позаботьтесь о сливе охлаждающей жидкости – если интеркулер с жидкостным охлаждением.

Очистка и ремонт интеркулера

 

Очистка любого теплообменника сначала производится снаружи

 

Ремонт интеркулера начинается с очистки его внешних загрязнений.

В первую очередь, сняв интеркулер с авто, следует его тщательно очистить. На это может уйти 2-3 часа. Особенно трудно справиться с загрязнениями, вызванными потёками и скоплениями масла. Но результат будет однозначно положительным:

• значительно увеличится теплоотдача;
• вы сможете визуально определить повреждения трубок теплообменника.

Перед тем, как пытаться запаять или заварить повреждённые места, позаботьтесь об удалении остатков масла в интеркулере. Вообще-то его и не должно там быть – пока вопрос герметичности вала турбокомпрессора не решён должным образом, и масло в интеркулере , увы, – явление нормальное (особенно при очень изношенных подшипниках скольжения вала турбины).

Ремонт повреждённых трубок интеркулера очень схож с ремонтом радиатора – выбирайте способ заделки трещин, исходя из материала, из которого изготовлены трубки теплообменника. Но учитывайте, чтобы так называемые «следы ремонта» не помешали установке интеркулера на штатное место.

Как проверить интеркулер

Пока теплообменник не установлен на авто, можно опрессовать его в водяной ванне или воспользоваться дымогенератором.
Но настоящей проверкой, конечно же, будет «разведка боем». Если мотору вернулась былая мощь, если не слышно постороннего свиста при «перегазовках» — ремонт сделан «на пятёрку».
 

Интеркулер

Интеркулер – радиатор, в котором охлаждается раскаленный после сжатия в турбонагнетателе или компрессоре воздух. Его задача — отвести максимальное количество тепла без потерь давления воздуха и увеличения инерции потока.

История появления интеркулера

Итеркулеры, или промежуточные охладители воздуха начали применять с появлением турбонагнетателей в конструкции авиационных, судовых и локомотивных двигателей еще в тридцатые годы прошлого столетия. Нагнетатели в то время были громоздкими, их крыльчатки — слишком тяжелыми и инерционными. Чтобы раскрутить вал крыльчатки для выхода на нужное давление, требовалось относительно много времени. Из-за этого использовать турбонагнетатели на автомобильных двигателях с постоянно меняющимися во время работы оборотами было невозможно — турбина просто не успевала реагировать на изменения условий.

Интеркулер с жидкостным охлаждением используется на Shelby GT500 2005-2007. Его преимущество — небольшие габариты

С появлением легких керамических крыльчаток, быстро раскручивающихся до очень высоких оборотов, проблема была решена. Мода на турбированные бензиновые двигатели началась в семидесятые годы, после того как нагнетатели появились на гоночных болидах Formula 1. В течение последующих десятилетий надпись «турбо» на багажнике стала предметом культа. Каждый производитель старался иметь в своей линейке хотя бы одну модель с турбированным двигателем.

Примерно в те же годы началось массовое внедрение в легковые автомобили экономичных дизельных двигателей небольшого объема. Атмосферные дизельные двигатели были экономичными, но не могли конкурировать с бензиновыми по количеству лошадиных сил. Вскоре производители поняли, что недостаток динамических характеристик дизелей можно с успехом компенсировать установкой турбины. Поскольку интеркулер входит в набор обязательных конструктивных элементов системы турбонаддува как бензинового, так и дизельного двигателя, он достаточно быстро перестал быть экзотикой и превратился в рядовую деталь, о существовании которой известно практически всем автолюбителям.

Устройство и принцип работы интеркулера

У любого нагнетателя, будь то механический компрессор или турбонагнетатель, есть один серьезный конструктивный недостаток: воздух, нагнетаемый в цилиндры, слишком сильно нагревается при сжатии. В соответствии с законами физики, чем выше температура воздуха, тем меньше его плотность, а следовательно, и масса. Таким образом, даже сильно сжатым горячим воздухом наполнить цилиндры в том же объеме, чем если бы он был холодным, сложнее. Поскольку для увеличения эффективности сгорания важна именно масса воздуха, охлаждение его на пути к камере сгорания — важная задача. Инженеры, столкнувшись с этой проблемой, вскоре пришли к выводу, что система охлаждения воздуха при помощи промежуточного радиатора может быть хорошим решением, и не ошиблись. Если в системе есть интеркулер, мощность двигателя удается увеличить на 5-25%.

Из-за недостатка места перед радиатором тюнеры, устанавливающие интеркулер большого объема, вынуждены выносить его перед бампером, делая мишенью для камней

Интеркулер устанавливается между впускным коллектором и нагнетателем. Он представляет собой радиатор, такой же, как в системе охлаждения, с той лишь разницей, что через него проходит не антифриз, а воздух. Суммарная площадь оребрения радиатора весьма велика, что позволяет при его помощи эффективно отводить тепло.Чаще всего интеркулеры устанавливают перед радиатором охлаждения двигателя, чтобы обеспечить контакт с потоком набегающего воздуха во время движения. Но на некоторых автомобилях они могут располагаться и в других местах, например, под крылом. В некотороых турбированных модификациях Subaru интеркулер расположен над двигателем, а поток воздуха попадает на него через прорези в капоте. Такая же конструкция применена в турбированном MINI Cooper S 2003 года.

Способы увеличения эффективности интеркулера

Чтобы увеличить эффективность интеркулера, на спортивных автомобилях иногда используется орошение теплообменника водой. При испарении воды на сотах радиатора охлаждение идет эффективнее. Опрыскиватель, к примеру, штатно устанавливается на все модификации Subaru Impreza WRX STI (в том числе, и на поставляемые в Россию). В багажнике автомобиля стоит отдельный бачок объемом 12 литров: вода подается в опрыскиватель при помощи электромотора, а управляется система нажатием кнопки на приборной панели.

На некоторых современных автомобилях используются интеркулеры с дополнительным жидкостным охлаждением. Во впускной тракт устанавливается теплообменник, в котором циркулирует охлаждающая жидкость.

Необходимо понимать, что такая конструкция требует дополнительного контура охлаждения, что приводит к усложнению системы. Для охлаждения жидкости приходится устанавливать отдельный радиатор; появляются дополнительные патрубки и насос для принудительной циркуляции антифриза. Такая конструкция реализована, например, на Volkswagen Golf VI с мотором 1,4 TSI.

Достоинства и недостатки интеркулера

Благодаря интеркулеру мощность мотора значительно увеличивается. Вследствие лучшего наполнения цилиндров, топливо сгорает гораздо эффективнее. В результате расход топлива снижается, а выхлопные газы становятся менее токсичными.

Необычный «горб» на капоте некоторых спортивных автомобилей — воздухозаборник, служащий для создания потока воздуха к расположенному в верхней части двигателя интеркулеру

Однако использование интеркулера имеет и свои недостатки. Сам теплообменник и патрубки занимают много места в подкапотном пространстве. Интеркулер, особенно в случае установки в носовой части автомобиля, становится мишенью для мелких камней и часто выходит из строя, что повышает стоимость обслуживания автомобиля. Даже при легком ДТП интеркулер, установленный в носовой части, разрушается.

Эксплуатация интеркулера

Конструкция интеркулера довольно проста и не требует особого ухода. Самые распространенные неисправности – это разрыв патрубка или даже самого теплообменника в связи с высоким давлением. Если это происходит, мощность двигателя резко падает, а расход топлива увеличивается. 

Промежуточный охладитель необходимо периодически промывать, как и радиатор системы охлаждения двигателя. Пух, насекомые и прочий мелкий мусор забивают соты и ухудшают эффективность его работы. При этом ни в коем случае нельзя пользоваться аппаратами высокого давления, так как струи воды могут погнуть тонкие стенки сот охлаждения.

Принцип работы турбокомпрессора

Турбина – это понятие, которое знакомо каждому автомобилисту. Это устройство позволяет существенно повысить мощностные характеристики двигателя путем использования энергии выхлопных газов. В этой статье мы рассмотрим основные функции и принцип работы турбокомпрессора.

Функции турбокомпрессора

Чтобы оценить важность турбокомпрессора, для начала нужно рассмотреть принцип работы автомобильного двигателя. На этот агрегат подается топливо, воспламеняющееся и сгорающее при контакте с воздухом. Излишки, которые остаются после этого, выходят через выхлопную трубу в виде газов. Этот цикл происходит в течение 4-х тактов работы поршней в цилиндрах.

Функция турбины заключается в том, что она дополнительно нагнетает воздух в цилиндры, увеличивая количество сгораемого топлива. Большой объем воздуха, подаваемого в топливную систему, достигается благодаря компрессии. В результате при движении поршня во время воспламенения увеличивается мощность двигателя.

Принцип работы турбокомпрессора

Таким образом, турбокомпрессор работает по принципу воздушного насоса. При сгорании топлива горячие газы поступают на лопатки первого колеса турбокомпрессора, приводя его в движение. После этого начинает вращаться второе колесо. За счет этого происходит всасывание воздуха снаружи, его сжатие и подача на цилиндры двигателя.

Воздух при попадании в турбину подвергается интенсивному нагреву. Чтобы добиться необходимой компрессии и остудить его перед подачей в камеру сгорания, используется промежуточный охладитель, также известный как интеркулер. Это устройство выполняет такие важные функции:

• Остужает воздух.
• Уменьшает его объем.
• Снижает температуру внутри камеры сгорания.

Порою интеркулера оказывается недостаточно для достижения требующейся компрессии. В таких случаях дополнительно используется вентилятор, обеспечивающий снижение температуры до необходимого уровня.

Несмотря на кажущуюся простоту принципа работы турбокомпрессора, с точки зрения конструкции это устройство является очень сложным. Чтобы добиться необходимого уровня сгорания топлива, все составные части турбин должны работать слаженно. При возникновении малейших сбоев эффективность работы двигателя существенно снизится. А в крайних случаях он и вовсе может выйти из строя.

Принцип работы турбины на дизельном двигателе

Турбонаддув обязан свои появлением пресловутой немецкой рачительности и практичности во всём. Ещё Рудольфу Дизелю и Готлибу Даймлеру, в конце XIX века, не давал покоя такой вопрос. Как же так: выхлопные газы просто так выбрасываются в трубу, а энергия, которой они обладают, не приносит никакой пользы? Непорядок… В веке двадцать первом, двигатели, оснащённые турбиной, давно перестали быть экзотикой и используются повсеместно, на самой разной технике. Почему турбины получили распространение прежде всего на дизельных двигателях и каков принцип работы этих полезных агрегатов, разберём далее – в строго научно-популярной, но наглядной и понятной каждому форме.

Об истории изобретения и внедрения турбонаддува

Итак, идея «пустить в дело» энергию отработанных выхлопных газов появилась уже вскоре после изобретения и успешных опытов применения двигателей внутреннего сгорания. Немецкие инженеры и первопроходцы автомобиле- и тракторостроения, во главе с Дизелем и Даймлером, провели первые опыты по повышению мощности двигателя и снижению расхода топлива с помощью нагнетания сжатого воздуха от выхлопов.

Готдиб Даймлер выпускал вот такие автомобили, а уже задумывался о внедрении системы турбонаддува

Но первым, кто построил первый эффективно работающий турбокомпрессор, стали не они, а другой инженер – Альфред Бюхи. В 1911 году он получил патент на своё изобретение. Первые турбины были таковы, что использовать их было возможно и целесообразно только на крупных двигателях (например, судовых).

Далее турбокомпрессоры начали использоваться в авиационной промышленности. Начиная с 30-х годов ХХ века, в Соединённых Штатах регулярно запускались в «серию» военные самолёты (как истребители, так и бомбардировщики), бензиновые двигатели которых были оснащены турбонагнетателями. А первая в истории грузовая автомашина с турбированным дизельным мотором была сделана в 1938 году.

В 60-е годы корпорация «Дженерал Моторс» выпустила первые легковые «Шевроле» и «Олдсмобили» с бензиновыми карбюраторными двигателями, оснащёнными турбонаддувом. Надежность тех турбин была невелика, и они быстро исчезли с рынка.

Oldsmobile Jetfire 1962 года – первый серийный автомобиль с турбонаддувом

Мода на турбированные моторы вернулась  на рубеже 70-х/80-х, когда турбонаддув начали широко использовать в создании спортивных и гоночных автомобилей. Приставка «турбо» стала чрезвычайно популярной и превратилась в своеобразный лейбл. В голливудских фильмах тех лет супергерои нажимали на панелях своих суперкаров «магические» кнопки «турбо», и машина уносилась вдаль. В реальной же действительности турбокомпрессоры тех лет ощутимо «тормозили», выдавая существенную задержку реакции. И, кстати, не только не способствовали экономии топлива, а наоборот, увеличивали его расход.

Труженик советских полей – трактор К-701 «Кировец» с турбонаддувом

Первые действительно успешные попытки внедрения турбонаддува в производство автомобильных двигателей серийного производства осуществили в начале 80-х годов «SAAB» и «Mercedes». Этим передовым опытом не замедлили воспользоваться и другие мировые машиностроительные компании.

В Советском Союзе разработка и внедрение в «серию» турбированных двигателей была связана, прежде всего, с развитием производства тяжёлых промышленных и сельскохозяйственных тракторов – «ЧТЗ», «Кировец»; суперсамосвалов «БелАЗ» и т.п. мощной техники.

Почему в итоге турбины получили распространение именно на дизельных, а не бензиновых двигателях? Потому что дизельные моторы имеют гораздо большую степень сжатия воздуха, а их выхлопные газы – более низкую температуру. Соответственно, требования к жаропрочности турбины гораздо меньше, а её стоимость и эффективность использования – гораздо больше.

Устройство системы турбонаддува

Система турбонаддува состоит из двух частей: из турбины и турбокомпрессора. Турбина служит для преобразования энергии отработанных газов, а компрессор – непосредственно для подачи многократно сжатого атмосферного воздуха в рабочие полости цилиндров. Главные детали системы – два лопастных колеса, турбинное и компрессорное (так называемые «крыльчатки»). Турбокомпрессор представляет собой технологичный насос для воздуха, приводимый в действие вращением ротора турбины. Единственная его задача – нагнетание сжатого воздуха в цилиндры под давлением.

Чем больше воздуха поступит в камеру сгорания, тем большее количество солярки дизель сможет сжечь за конкретную единицу времени. Результат – существенное увеличение мощности мотора, без необходимости наращивания объёма его цилиндров.

Составные части устройства турбонаддува:

• корпус компрессора;
• компрессорное колесо;
• вал ротора, или ось;
• корпус турбины;
• турбинное колесо;
• корпус подшипников.

Основа системы турбонаддува – это ротор, закреплённый на специальной оси и заключённый в особый жаропрочный корпус. Беспрерывный контакт всех составных частей турбины с чрезвычайно раскалёнными газами определяет необходимость создания как ротора, так и корпуса турбины из специальных жаропрочных металлосплавов.

Крыльчатка и ось турбины вращаются с очень высокой частотой и в противоположных направлениях. Это обеспечивает плотный прижим одного элемента к другому. Поток отработанных газов проникает вначале в выпускной коллектор, откуда попадает в специальный канал, что расположен в корпусе турбо-нагнетателя. Форма его корпуса напоминает панцирь улитки. После прохождения этой «улитки» отработанные газы с разгоном подаются на ротор. Так и обеспечивается поступательное вращение турбины.

Ось турбонагнетателя закреплена на специальных подшипниках скольжения; смазка осуществляется подачей масла из системы смазки моторного отсека. Уплотнительные кольца и прокладки препятствуют утечкам масла, а также прорывам воздуха и отработанных газов, а также их смешиванию. Конечно, полностью исключить попадание выхлопа в сжатый атмосферный воздух не удаётся, но в этом и нет большой необходимости…

Как работает турбина дизельного двигателя

Мощность любого двигателя и производительность его работы зависит от целого ряда причин. А именно: от рабочего объёма цилиндров, от количества подаваемой воздушно-топливной смеси, от эффективности её сгорания, а также от энергетической части топлива. Мощность двигателя возрастает пропорционально росту количества сжигаемого в нём за определённую единицу времени горючего. Но для ускорения сгорания топлива необходимо увеличение запаса сжатого воздуха в рабочих полостях мотора.

То есть, чем больше за единицу времени сжигается горючего, тем большее количество воздуха потребуется «впихнуть» в мотор (не очень красивое слово «впихнуть» здесь, тем не менее, очень хорошо подходит, поскольку сам мотор не справится с забором избыточного количества сжатого воздуха, и фильтры нулевого сопротивления в этом ему не помогут).

В этом, повторимся, и состоит основное назначение турбонаддува – в наращивании подачи воздушно-топливной смеси в камеры сгорания. Это обеспечивается нагнетанием сжатого воздуха в цилиндры, которое происходит под постоянным давлением. Оно происходит вследствие преобразования энергии отработанных газов, проще говоря, из бросовой и утерянной – в полезную. Для этого, прежде чем выхлопные газы должны быть выведены в выхлопную трубу, а далее и, соответственно, в атмосферу, их поток направляется через систему турбокомпрессора.

Этот процесс обеспечивает раскручивание колеса турбины («крыльчатки»), снабжённого специальными лопастями, до 100-150ти тысяч оборотов в минуту. На одном валу с крыльчаткой закреплены и лопасти компрессора, которые нагнетают сжатый воздух в цилиндры двигателя. Полученная от преобразования энергии выхлопных газов сила используется для значительного увеличения давления воздуха. Благодаря чему и появляется возможность впрыскивания в рабочие полости цилиндров гораздо большего количества топлива за фиксированное время. Это даёт значительное увеличение как мощности, так и КПД дизеля.

Дизельная турбина в разрезе

Проще говоря, турбосистема содержит две лопастных «крыльчатки», закреплённых на одном общем валу. Но находящихся при этом в отдельных камерах, герметично отделённых друг от друга. Одна из крыльчаток вынуждена вращаться от постоянно поступающих на её лопасти выхлопных газов двигателя. Поскольку вторая крыльчатка с нею жёстко связана, то и она также начинает вращаться, захватывая при этом атмосферный воздух и подавая его в сжатом виде в цилиндры двигателя.

Необходимые дополнения в состав системы турбонаддува: клапаны, интеркулер

Не один десяток лет потребовался инженерам, чтобы создать действительно эффективно работающий турбокомпрессор. Ведь это только в теории всё выглядит гладко: от преобразования энергии отработанных газов можно «вернуть» утерянный процент КПД и значительно увеличить мощность двигателя (например, со ста до ста шестидесяти лошадиных сил). Но на практике подобного почему-то не получалось.

Кроме того, при резком нажатии на акселератор приходилось ждать увеличения оборотов мотора. Оно происходило только через некоторую паузу. Рост давления выхлопных газов, раскрутка турбины и загонку сжатого воздуха происходили не сразу, а постепенно. Данное явление, именуемое «turbolag» («турбояма») никак не удавалось укротить. А справиться с ним получилось, применив два дополнительных клапана: один – для перепускания излишнего воздуха в компрессор через трубопровод из двигательного коллектора. А другой клапан – для отработанных газов. Да и в целом, современные турбины с изменяемой геометрией лопаток даже своей формой уже значительно отличаются от классических турбин второй половины ХХ века.

Дизельный турбокомпрессор «Бош»

Другая проблема, которую пришлось решать при развитии технологий дизельных турбин, состояла в избыточной детонации. Детонация эта возникала из-за резкого увеличения температуры в рабочих полостях цилиндров при нагнетании туда дополнительных масс сжатого воздуха, особенно на завершающей стадии такта. Решать данную проблему в системе призван промежуточный охладитель наддувочного воздуха (интеркулер).

Интеркулер – это не что иное, как радиатор для охлаждения наддувочного воздуха. Кроме снижения детонации, он снижает температуру воздуха ещё и для того, чтоб не снижать его плотность. А это неизбежно во время процесса нагрева от сжатия, и от этого эффективность всей системы в значительной степени падает.

Кроме того, современная система турбонаддува двигателя не обходится без:

• регулировочного клапана (wastegate). Он служит для поддержания оптимального давления в системе, и для его сброса , при необходимости, в приёмную трубу;
• перепускного клапана (bypass-valve). Его предназначение – отвод наддувочного воздуха назад во впускные патрубки до турбины, если нужно снизить мощность и дроссельная заслонка закрывается;
• и/или «стравливающего» клапана (blow-off-valve). Который стравливает наддувочный воздух в атмосферу в том случае, если дроссель закрывается и датчик массового расхода воздуха отсутствует;
• выпускного коллектора, совместимого с турбокомпрессором;
• герметичных патрубков: воздушных для подачи воздуха во впуск, и масляных – для охлаждения и смазки турбокомпрессора.

Применение турбонаддува в мировом машиностроении

На дворе двадцать первый век, и никто уже не гонится за тем, чтобы название его легкового автомобиля было с модной в веке ХХ-м приставкой «турбо». Никто и не верит более в «магическую силу турбины» для резкого ускорения автомобиля. Смысл применения и эффективность работы системы турбонаддува всё-таки не в этом.

Вот это «улитка»!

Разумеется, наиболее эффективен турбонаддув при его использовании на двигателях тракторов и тяжёлых грузовиков. Он позволяет добавить мощности и крутящего момента без возникновения перерасхода топлива, что очень важно для экономических показателей эксплуатации техники. Там он и используется. Нашли своё широкое применение турбосистемы также на тепловозных и судовых дизелях. И это наиболее мощные из созданных человеком турбин для дизельного двигателя.

 

 

Turbo tech 101 — что такое интеркулер и как он работает?

В AET мы серьезно относимся к турбо-технологиям, но мы понимаем, что не все так увлечены компонентами турбокомпрессора!

Хотя нет ничего плохого в том, чтобы не знать свой перепускной клапан от турбины, небольшое знание компонентов и того, что они делают, может быть действительно полезным! Если вы хотите улучшить производительность или мощность своего двигателя, или просто хотите, чтобы недобросовестный механик не тряс вам глаза, когда что-то пойдет не так, разобраться — это лучший способ.

В этом посте мы рассмотрим интеркулер, исследуем, что это такое, что он делает и как работает, а также предоставим некоторую дополнительную информацию о различных типах интеркулера.

Что такое интеркулер?

Интеркулер — это механическое устройство, используемое для охлаждения всасываемого воздуха в двигателях, оснащенных системой принудительной индукции (либо турбонагнетателем, либо нагнетателем).

Что делает интеркулер?

Работа интеркулера заключается в охлаждении воздуха после его сжатия турбонагнетателем или нагнетателем, но до того, как он попадет в двигатель.

Как работает интеркулер?

Турбокомпрессоры работают за счет сжатия воздуха, увеличивая его плотность, прежде чем он достигнет цилиндров двигателя. Сжимая больше воздуха в каждый цилиндр, двигатель может сжигать пропорционально больше топлива, создавая больше мощности при каждом взрыве (подробнее см. Турбонаддув — FAQ для новичков).

В процессе сжатия выделяется много тепла и повышается температура воздуха, поступающего в двигатель. К сожалению, по мере того, как воздух становится более горячим, он также становится менее плотным, что снижает количество кислорода, доступного в каждом цилиндре, и влияет на производительность!

Интеркулер противодействует этому процессу, охлаждая сжатый воздух, чтобы обеспечить двигатель большим количеством кислорода, и улучшая сгорание в каждом цилиндре.Кроме того, регулируя температуру воздуха, он также увеличивает надежность двигателя, гарантируя, что соотношение воздух-топливо в каждом цилиндре поддерживается на безопасном уровне.

Интеркулер различных типов

Существует два основных типа интеркулера, которые работают по-разному:

Воздух-воздух

Первый вариант представляет собой промежуточный охладитель воздух-воздух, который работает, пропуская сжатый воздух через сеть небольших трубок через ряд охлаждающих ребер.Тепло передается от горячего сжатого воздуха к этим охлаждающим ребрам, которые, в свою очередь, охлаждаются быстрым потоком воздуха извне движущегося транспортного средства.

После прохождения охлажденного сжатого воздуха через промежуточный охладитель он подается во впускной коллектор двигателя и в цилиндры. Простота, легкий вес и невысокая стоимость промежуточных охладителей воздух-воздух делают их наиболее популярным выбором для большинства автомобилей с турбонаддувом.

Воздух-вода

Как следует из названия, промежуточные охладители воздух-вода используют воду для понижения температуры сжатого воздуха.Прохладная вода прокачивается через установку, забирая тепло из воздуха, проходящего через установку. По мере того, как эта вода нагревается, она затем прокачивается через радиатор или охлаждающий контур, прежде чем снова попасть в промежуточный охладитель после охлаждения.

Промежуточные охладители

воздух-вода, как правило, меньше, чем промежуточные охладители воздух-воздух, что делает их подходящими для двигателей с ограниченным пространством, а поскольку вода проводит тепло лучше, чем воздух, она подходит для более широкого диапазона температур. .

Однако повышенная сложность, стоимость и вес, связанные с промежуточными охладителями воздух-вода, означают, что они не используются в двигателях транспортных средств.

Размещение интеркулеров

Хотя теоретически промежуточные охладители воздух-воздух могут быть расположены где угодно между турбонаддувом и двигателем, они наиболее эффективны там, где есть лучший воздушный поток, и обычно размещаются в передней части автомобиля, за решеткой радиатора.

В некоторых транспортных средствах конструкция двигателя предотвращает это, и промежуточный охладитель расположен сверху двигателя, но здесь обычно меньше воздушного потока, и на промежуточный охладитель может воздействовать тепло от самого двигателя. В этих случаях обычно добавляются дополнительные воздуховоды или ковши в капоте для улучшения воздушного потока.

Чем может помочь AET?

В AET наши дружные команды являются экспертами во всем, что связано с турбонаддувом, и если у вас есть вопросы, мы всегда рады помочь.

Чтобы получить помощь по любому аспекту турбонаддува, позвоните нам сегодня по телефону 01924 588 266 или по электронной почте [email protected].

Как работает интеркулер? Turbosmart #KeepOnBuilding

Существует два типа интеркулеров

1. Воздухо-воздушный промежуточный охладитель

Интеркулер «воздух-воздух» отбирает тепло из сжатого воздуха, пропуская его через сеть трубок с охлаждающими ребрами.Когда сжатый воздух проталкивается через промежуточный охладитель, тепло передается по трубкам в охлаждающие ребра. При движении на высокой скорости холодный воздух поглощает тепло от охлаждающих ребер. Таким образом, снижается температура сжатого воздуха.

Преимущества:

• Простота
• Меньшая стоимость
• Меньше веса

Это также делает его наиболее распространенной формой промежуточного охлаждения.

Недостатки:

• Увеличенная длина воздухозаборника из-за необходимости переноса интеркулера в переднюю часть автомобиля
• Более сильные колебания температуры, чем воздух-вода.

Размещение

Лучшее место для воздух-воздух — в передней части транспортного средства. «Переднее крепление» считается наиболее эффективным размещением.
Если компоновка двигателя или тип транспортного средства не допускают «переднюю опору». Интеркулер можно установить сверху двигателя или даже сбоку. Однако они не считаются эффективными. Это потому, что воздушный поток не так эффективен. Таким образом, интеркулер может пострадать от поглощения тепла двигателем, когда внешний поток воздуха падает.Для такого размещения часто требуются дополнительные воздуховоды или совки для направления воздуха непосредственно в промежуточный охладитель.

2. Воздухо-водяной промежуточный охладитель

В промежуточном охладителе типа «воздух-вода» в качестве теплоносителя используется вода. В этой установке холодная вода прокачивается через промежуточный охладитель воздух / вода, отбирая тепло из сжатого воздуха, когда он проходит. Затем нагретая вода перекачивается через другой охлаждающий контур (обычно через специальный радиатор). При этом охлажденный сжатый воздух проталкивается в двигатель.

Эти промежуточные охладители (также известные как теплообменники) имеют тенденцию быть меньше, чем их аналоги типа воздух-воздух.

Преимущества:

• Это делает их подходящими для сложных установок, где пространство, воздушный поток и длина всасывания являются проблемой. Вода более эффективна в передаче тепла, чем воздух. Таким образом, он обладает большей стабильностью, чтобы работать в более широком диапазоне температур.

Недостатки:

• Однако эта система требует дополнительной сложности, веса и стоимости радиатора, насоса, воды и линий передачи.Обычно они применяются в промышленном оборудовании, судостроении и в установках по индивидуальному заказу, которые не позволяют легко подавать воздух в воздух, например,
с задним расположением двигателя.
• автомобиль.

Размещение

Воздухо-вода может быть установлена ​​в любом месте моторного отсека. При условии, что радиатор установлен в месте с хорошей циркуляцией воздуха или с прикрепленным к нему вентилятором Thermo.

Что такое интеркулер? Как работает интеркулер?

На турбодизельном двигателе всегда учитывается наличие интеркулера.Причина в том, что турбокомпрессор и промежуточный охладитель представляют собой комплект воздуховодов на дизельном двигателе. Мы уже обсуждали функцию турбокомпрессора, тогда какова функция интеркулера и как он работает?

Определение интеркулера

Название Intercooler состоит из двух слов «inter», что также означает «внутренний», и «cooler», что означает охлаждающее устройство. Интеркулер — это устройство, используемое для внутреннего охлаждения воздуха.

Это можно интерпретировать как то, что всасываемый воздух, который будет вводиться в камеру сгорания, будет проходить через промежуточный охладитель, чтобы воздух мог достичь более низкой температуры.

Почему нужно снизить уровень всасываемого воздуха?

Мы знаем, что турбокомпрессор связан с высокотемпературными выхлопными газами. Если всасываемый воздух проходит через турбонагнетатель, температура воздуха обязательно повышается. И есть некоторые негативные эффекты, связанные, в частности, с этой высокой температурой воздуха;

1. Меньше воздуха в камеру сгорания.

Исходя из закона идеального газа, чем выше температура воздуха, тем большая молекула воздуха / расширяется. Если молекула воздуха большая, то в камере сгорания может разместиться всего несколько молекул воздуха.Так мощность двигателя снижается.

2. Предварительное зажигание

Предварительное зажигание — это возгорание, которое происходит до отсчета времени, или, можно сказать, раннее возгорание. Это происходит из-за того, что температура воздуха внутри камеры сгорания очень высока до достижения тайминга. В бензиновых двигателях это приведет к преждевременному зажиганию, похожему на стук.

С промежуточным охладителем воздух, поступающий в камеру сгорания, имеет более низкую температуру. Когда температура воздуха низкая, молекулы воздуха становятся меньше, так что воздух будет более плотным (с большей массой) в камере сгорания.Это повысит мощность сгорания.

Принцип работы интеркулера

Интеркулер работает по принципу термодинамики, точнее внутри интеркулера будет происходить конвекция и теплопроводность. Это передача тепла за счет движения жидкости (газа).

Как это работает?

Как и на картинке выше, конструкция интеркулера состоит из нескольких патрубков. Между трубой размещены воздушные ребра. Эти воздушные ребра предназначены для поглощения тепла из воздуха внутри труб, при этом происходит теплопроводность.

Воздух, выдыхаемый турбонагнетателем, поступает в трубы промежуточного охладителя. Тепло будет поглощаться трубками промежуточного охладителя и ребрами промежуточного охладителя. С другой стороны, есть порыв наружного воздуха, который проходит через ребра промежуточного охладителя. В это время происходит тепловая конвекция, тепло, содержащееся в ребрах промежуточного охладителя, будет передаваться воздуху, проходящему через них. Таким образом, температура воздуха внутри трубок промежуточного охладителя ниже.

Кто дышал наружным воздухом через интеркулер?

Это вентилятор охлаждения, промежуточный охладитель установлен перед радиатором.Таким образом, при вращении охлаждающего вентилятора охлаждается не только радиатор, но и интеркулер.

Интеркулер без турбонагнетателя, может ли он работать?

Из-за этих преимуществ многие владельцы автомобилей хотят модифицировать двигатель, добавив в свой автомобиль промежуточный охладитель. Но, если вы устанавливаете с турбонаддувом, это должно быть сложно. Тогда можно ли добавить интеркулер без турбо?

Очевидно будет сложно, конструкция интеркулера состоит из небольших трубок.Это заставит воздух обдувать. В результате двигатель будет сдерживаться из-за обдува всасываемого воздуха и не сможет достичь максимальных оборотов. Однако с турбонаддувом воздух может быть легче, потому что воздух становится сильнее.

Тип интеркулера

Существует два распространенных типа промежуточных охладителей, т. Е.

1. промежуточный охладитель воздух-воздух

Воздухо-воздушный промежуточный охладитель — это тип, описанный выше. Для охлаждения всасываемого воздуха используется наружный воздух, выдыхаемый охлаждающим вентилятором.

2. Воздухо-водяной промежуточный охладитель

Как следует из названия, промежуточный охладитель использует охлаждающую жидкость двигателя для снижения всасываемого воздуха внутри промежуточного охладителя. Как это работает ? холодная вода будет прокачиваться через ребра интеркулера. После этого вода будет отправлена ​​в радиатор для охлаждения, после того, как температура воды вернется, вода перекачивается обратно в интеркулер.

Это все, чем я могу поделиться, надеюсь, может добавить к нашему пониманию. Если у вас есть вопросы, оставьте комментарий ниже.

Как работает интеркулер с турбонаддувом?

Интеркулер с турбонаддувом является неотъемлемой частью вашего двигателя — он оказывает самое эффективное воздействие!

С турбонаддувом и наддувом

Интеркулер — это специальная деталь, обычно устанавливаемая на двигатели с турбонаддувом или наддувом. Его цель — собрать воздух, сжатый турбонагнетателем и нагнетателем, а затем стратегически его охладить. Это снижает температуру и, следовательно, обеспечивает более высокую плотность воздуха, проталкиваемого в двигатель, что подводит нас к еще одной невероятно важной теме, когда речь идет о том, почему промежуточные охладители с турбонаддувом работают именно так.Когда дело доходит до оптимально мощного двигателя, чтобы доставить вас из пункта А в пункт Б., мощность является абсолютно ключевым моментом. Ключом к чрезвычайно функциональному турбодизельному интеркулеру является наука. Хорошо функционирующий интеркулер начинается с вопроса: «Что такое плотность воздуха?». Говоря техническим языком, это масса воздуха, приходящаяся на единицу объема, и это понятие в сочетании с методами промежуточного охлаждения дает наибольший успех. Кислород обычно становится все более очевидным с увеличением плотности воздуха.Чем больше кислорода, тем больше сжигается топливо, а значит, больше мощности!

Где воздух?

Еще одна важная вещь, которую следует иметь в виду при покупке интеркулера с турбонаддувом, — это то, где на нем расположены воздуховыпускные отверстия, поскольку то, где они находятся, является огромным показателем того, как они будут работать на самом деле. Поток и охлаждение — большие проблемы, которые следует учитывать, потому что, хотя некоторые промежуточные охладители с турбонаддувом могут иметь форму, предполагающую четкий и плавный поток, более важной проблемой, вызывающей беспокойство, является способность охлаждать так же хорошо, как и пропускать воздушный поток.

Перспективная сила

Как уже говорилось в этой статье, промежуточные охладители с турбонаддувом являются очень сложными инструментами и поэтому действительно требуют глубоких знаний о том, как их использовать и что они делают, чтобы получить от них максимальную отдачу. Есть несколько важных шагов и рекомендаций, которых следует придерживаться, чтобы максимально эффективно использовать интеркулер с турбонаддувом. Все, что связано с промежуточным охладителем с турбонаддувом, должно иметь соответствующую конструкцию и размер, в противном случае вся система не сможет работать так, как предполагалось.В общем, некоторые эксперты по турбодизельным интеркулерам часто рекомендуют вам выбирать большой, поскольку у него меньше шансов попасть в сам интеркулер и начать блокировать функцию охлаждения из-за накопления тепла. Наряду с надлежащим размером, интеркулеру необходим надежный, максимальный поток воздуха, чтобы быть лучшим, и это не означает, что нужно просто поставить один на переднюю часть автомобиля и вызвать его на полную работоспособность. Важно отметить, что воздух не должен проходить ни через что, кроме самого турбодизельного промежуточного охладителя, чтобы быть чрезвычайно эффективным.

Хотя турбокомпрессор является отличным дополнением к дизельному топливу, Diesel Services of America — отличное место, где можно найти любую деталь, необходимую для поддержания вашего судна на воде в отличной форме! Если вам нужно найти оригинальную запасную часть для судового дизельного двигателя, DSOA будет здесь, чтобы помочь вам! Если необходимо, зайдите и поговорите с техническим специалистом лично в нашем офисе, расположенном по адресу 2501 W State Road 84, Fort Lauderdale, FL 33312, или даже позвоните нам по телефону (954) 781-1464. Пришло время привести ваше судно в отличную форму с Diesel Services of America!

11108 просмотров всего, сегодня 10 просмотров

Охлаждение наддувочного воздуха

Охлаждение наддувочного воздуха

Ханну Яэскеляйнен, Магди К.Хаир

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Охлаждение наддувочного воздуха — важная особенность многих современных дизельных двигателей с наддувом, которая может использоваться для снижения выбросов и расхода топлива, а также для увеличения удельной мощности. Наддувочный воздух может охлаждаться охлаждающей жидкостью двигателя, окружающим воздухом или отдельным низкотемпературным жидкостным контуром.

Введение

В современных двигателях также важно следить за тем, чтобы температура заряда не становилась чрезмерной. В современных форсированных двигателях это реальная возможность. Чрезмерно высокие температуры могут привести к снижению плотности заряда и повышению температуры сгорания, что может повлиять на крутящий момент, мощность и выбросы.

Хотя турбонагнетатели и нагнетатели увеличивают плотность наддувочного воздуха, они также повышают температуру воздуха во впускном коллекторе. Такая компоновка со сжатием всасываемого воздуха без последующего охлаждения подходила для таких применений, как североамериканские дизельные двигатели большой мощности до 1990-х годов.Поскольку стандарты выбросов становились все более жесткими, требовалось дополнительное увеличение плотности наддувочного воздуха. Хотя это может быть достигнуто за счет сжатия до более высоких давлений, это потребует более дорогостоящего оборудования для сжатия и еще больше повысит температуру цикла. С другой стороны, если бы температуру впускного коллектора можно было снизить, плотность впуска могла бы быть дополнительно увеличена, и к двигателю можно было бы подавать больше воздуха без обязательного увеличения давления во впускном коллекторе.Хотя для этого потребуется компрессор, способный к более высокому потоку, его стоимость будет значительно ниже, чем у компрессора, который также может работать с более высоким давлением. Охлаждение воздуха с помощью теплообменника на выходе из компрессора — это распространенный способ охлаждения наддувочного воздуха. Такой теплообменник называется охладителем наддувочного воздуха (CAC), промежуточным охладителем или промежуточным охладителем (Рисунок 1). Эти термины обычно используются как синонимы. Термин промежуточный охладитель относится к тому факту, что этот теплообменник выполняет свою задачу между двумя стадиями сжатия, т.е.е., между сжатием в компрессоре и сжатием в цилиндре двигателя. Термин промежуточный охладитель относится к наддувочному воздуху, охлаждаемому после сжатия в компрессоре. Растущий спрос на улучшение экономии топлива и выбросов выхлопных газов сделал охладитель наддувочного воздуха важным компонентом большинства современных двигателей с турбонаддувом.

Рисунок 1 . Схематическое изображение турбокомпрессора и охладителя наддувочного воздуха

###

Как работает турбокомпрессор с промежуточным охладителем экскаватора-погрузчика?

Турбокомпрессор: это то, что обычно называют системами принудительной индукции. Турбонагнетатели сжимают воздух, протекающий в двигателе, что означает, что в цилиндр может быть заправлено больше воздуха, богатого кислородом, в дополнение к топливу. Это напрямую приводит к увеличению мощности без увеличения веса двигателя. Экскаваторы-погрузчики — это преимущественно дизельные двигатели, а это означает, что для более легкого топлива требуется больше сжатого охлаждаемого воздуха для повышения эффективности. Более высокая потребность в воздухе напрямую связана с относительно большим турбонагнетателем для дизельных двигателей, таких как экскаватор-погрузчик или любая другая тяжелая техника.

Интеркулер: Интеркулер — это в основном воздухозаборное устройство, обычно используемое с турбокомпрессорами. Воздух, сжатый турбонагнетателем, очень быстро нагревается, поэтому промежуточный охладитель необходим для его охлаждения и, в конечном итоге, для увеличения плотности воздуха, подаваемого в двигатель. Каждые 10 градусов понижения температуры воздуха вы получаете процент мощности, а каждый однократное увеличение psi означает трехпроцентный прирост мощности. Теперь умножьте и вычислите числа, чтобы они соответствовали характеристикам экскаватора-погрузчика, и вы точно поймете, насколько интеркулер может изменить ваш двигатель с турбонаддувом.Интеркулер может увеличить мощность двигателя с турбонаддувом на 10%, если не больше.

Как они работают вместе: когда воздух сжимается в турбонагнетателе, он очень быстро нагревается, а это означает, что он расширяется, и плотность воздуха в двигателе падает вместе с содержанием кислорода. Здесь на помощь приходит промежуточный охладитель. Интеркулер охлаждает сжатый воздух, тем самым увеличивая плотность и содержание кислорода в воздухе, поступающем в двигатель. Больше кислорода означает лучшее сгорание топлива, что приводит к увеличению мощности и производительности.Такое расположение обеспечивает постоянство температуры всасываемого воздуха, так что соотношение топлива и воздуха остается в безопасной зоне и стабильным.

Интеркулеры обычно бывают двух типов

1. Воздух-воздух. В интеркулере этого типа используется сеть трубок и охлаждающих ребер для охлаждения нагретого сжатого воздуха. Когда воздух проталкивается через промежуточный охладитель, тепло передается к трубкам и охлаждающим ребрам, в то время как холодный воздух поглощает тепло, тем самым снижая температуру сжатого воздуха.Более низкая стоимость, простота и легкий вес — его плюсы, тогда как относительно более высокие колебания температуры по сравнению с типом воздух-вода являются минусом.

2. Воздух-вода: это относительно более громоздкое устройство, поскольку нагретая вода также требует охлаждения. В этом типе устройства вода является агентом, используемым для передачи тепла от сжатого воздуха. В установку закачивается холодная вода, которая поглощает тепло из проходящего через нее воздуха. Вода направляется для охлаждения в другой контур, в то время как сжатый воздух поступает в турбокомпрессор.

Дизельные турбокомпрессоры могут иметь одну из следующих аватаров в вашей тяжелой технике.

> Турбонаддув системы постоянного давления: Преимущества этой системы включают хорошую производительность даже при высокой нагрузке. Цилиндры не требуют группировки, кратной 3, высокого КПД турбины, снижения расхода топлива на 5-7% в дополнение к плавной передаче работы на турбинном колесе. Минусы этой системы в том, что очень плохо реагирует на изменение нагрузки.

> Импульсная система турбонаддува: Система очень эффективна даже при более низких нагрузках и скоростях.Он не зависит от насосов продувки и нагнетателя при любом изменении нагрузки. Устройство очень отзывчиво и эффективно на всех оборотах двигателя, как низких, так и высоких. Разгон турбокомпрессора тоже хороший. Немногочисленные недостатки этого устройства заключаются в сложной группировке выхлопных газов, требуются запасные части выхлопных труб различных размеров, а выхлопные газы под давлением, проходящие в другой цилиндр во время продувки низкого давления, влияют на эффективность сгорания системы.

> Турбонаддув под давлением поршня: это тип системы наддува с постоянным давлением с такими преимуществами, как помощь в тангенциальном завихрении и полном удалении любых оставшихся выхлопных газов.Вспомогательный вентилятор может не потребоваться во время маневрирования.

Каждая из этих систем турбонаддува имеет свой набор преимуществ и недостатков, на которые необходимо внимательно изучить, прежде чем применять любую из этих систем в тяжелой технике, такой как экскаватор-погрузчик. Такие производители оригинального оборудования, как Mahindra, потратили тысячи человеко-часов на изучение того, какая система турбонагнетателя лучше всего подходит для их линейки экскаваторов-погрузчиков Earthmaster. В зависимости от конструкции и двигателя экскаватора-погрузчика любая из систем промежуточного охлаждения турбокомпрессора может быть установлена ​​производителем по усмотрению производителя после исчерпывающего набора цифр на их конце

(PDF) ВЛИЯНИЕ ДАВЛЕНИЯ ТУРБОКОМПЕНСАТОРА И ТЕМПЕРАТУРЫ ОХЛАДИТЕЛЯ НА РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ

процесс.Одним из таких методов является использование компактных теплообменников, называемых промежуточными охладителями

, для охлаждения наддувочного воздуха. Когда воздух охлаждается, он становится более плотным, и более плотный воздух способствует лучшему сгоранию

для выработки большей мощности [6].

Эффективный способ снижения расхода топлива был основан на уменьшении объема цилиндра

двигателя внутреннего сгорания и мощности такой же или большей.

Ключевым узлом был дизельный двигатель внутреннего сгорания с турбонаддувом.Повышенное давление воздуха на выходе компрессора

может привести к чрезмерно горячему всасываемому заряду, что значительно снижает прирост производительности турбонаддува из-за снижения плотности. Прохождение заряда

через промежуточный охладитель снижает его температуру, позволяя большему объему воздуха

поступать в двигатель, промежуточные охладители играют ключевую роль в регулировании температуры сгорания цилиндра

в двигателе с турбонаддувом. Автор с помощью своего разработанного программного кода

в MATLAB представил эффект интеркулера (как теплообменное устройство

воздух-жидкость с тремя разными размерами и над — общий коэффициент теплопередачи и одно основание)

при многоцелевом охлаждении. производительность цилиндрового двигателя для работы при постоянной частоте вращения 1600 об / мин.

Автор пришел к выводу, что максимальная температура в цилиндре двигателя снижалась

с 1665,6 K при SU = 1000 до 1659,2 K при SU (площадь поверхности x коэффициент теплопередачи)

= 1600, иногда мощность двигателя и объемный КПД увеличивались. Кроме того, производительность интеркулера

была увеличена за счет увеличения конструктивного параметра [7].

В автомобильной промышленности существуют в основном три проблемы, связанные с экологическим воздействием, стоимостью и комфортом.Следовательно, двигатели внутреннего сгорания

должны были иметь не только высокую удельную мощность, но и выделять меньше

выбросов загрязняющих веществ. По этим причинам в то время двигатели

малой и средней мощности были оснащены сильным турбонаддувом из-за негативного воздействия на окружающую среду двигателей внутреннего сгорания

. В связи с указанными фактами, были проведены исследования по улучшению характеристик двигателя внутреннего сгорания

. Исследования для систем турбонаддува также были включены в этот диапазон.Одна из наиболее важных проблем, с которыми столкнулась система турбонаддува

, заключалась в том, что плотность воздуха уменьшалась при сжатии воздуха. Была представлена ​​концепция промежуточного охлаждения

, и было проведено аналитическое исследование

для повышения производительности дизельного двигателя за счет добавления процесса охлаждения интер-

к традиционной системе наддува в дизельном двигателе. Падение давления, плотность воздуха и частота вращения двигателя использовались в качестве входных параметров

для расчета изменения выходной мощности двигателя.