Что такое интеркулер для двигателя

Что такое интеркулер? И для чего он нужен вообще на автомобиле

НУ что ребята написал я несколько статей про форсированные двигатели, и пошли вопросы. НА некоторые я уже ответил, например про турботаймер и турбояму. Сегодня же постараюсь раскрыть вопрос об интеркулере. Задал мне такой вопрос водитель маршрутного FORD (дизель) – спрашивает, что это такое и зачем он нужен вообще, а также можно ли его убрать. Что же вопросов много, постараюсь их все раскрыть. Думаю, будет интересно и вам, так что читайте дальше …

ОГЛАВЛЕНИЕ СТАТЬИ

Для начала определение.

Интеркулер – это промежуточный элемент в системе подачи воздуха в цилиндры двигателя, рассчитанный только на одну функцию охлаждения. Может присутствовать как на дизельных двигателях, так и на бензиновых. Основная задача понизить температуру поступающего воздуха – сделав его плотнее, что благотворно сказывается на создании горючей смеси и давлении в цилиндры.

Простыми словами можно сказать так – чем холоднее воздух, тем больше у него плотность, тем больше его поступает в двигатель, а значит – давление в цилиндры будет намного сильнее, также смесь будет более обогащенной. Наверное, многие замечали, что автомобиль работает лучше в ночной период времени — летом, когда воздух охлажден. В турбированных двигателях сжатый воздух нагревается до приличных температур, как говорят специалисты не редко до + 150 + 200 градусов Цельсия. Это происходит по нескольким причинам:

Во-первых, сжатие, от этого он очень быстро разогревается.

Во-вторых, передача температуры от выхлопных газов, а они очень сильно разогреты.

Все это не благотворно сказывается на работе турбонаддува, интенсивность снижается, поэтому для понижения температуры решено было установить в промежутке интеркулер.

Недостатки устройства

Интеркулер не является идеальной системой. Он имеет ряд недостатков в виде:

• Понижения давления. Поток, который проходит через множество элементов, часть энергии отдает на то, чтобы их преодолеть.
• Большого веса. Приспособление может весить до 20 килограммов.
• Наличия дополнительной охладительной жидкости для водных систем.
• Постоянного внимания для водной системы интеркулера, поскольку жидкость может в любой момент вытечь и эффективность всей системы быстро снизится.

На тепловозах для обеспечения компактности воздушного тракта применяется водовоздушный интеркулер (причём там он называется холодильник наддувочного воздуха), в контуре которого циркулирует вода, охлаждаемая в отдельном радиаторе. На судах применяется водовоздушый интеркулер в котором циркулирует забортная вода.

Реже водовоздушный интеркулер применяется и в автоспорте, пример тому — Toyota Celica GT-Four (Alltrac). Также в автоспорте применяется орошение интеркулера водой при помощи специальных форсунок, и даже емкости со льдом для лучшего теплообмена при работе двигателя на экстремальном давлении наддува (например, в дрэг-рейсинге).

Интеркулер — назначение, их типы и принцип работы

Интеркулер – это радиатор (теплообменник), который располагается между компрессором и коллектором (впускным).

Интеркулером оборудованы двигатели с турбонаддувом. Дело в том, что в таких силовых агрегатах происходит сжатие воздуха с одновременным увеличением его плотности. Но сжатие воздуха ведет к его сильному нагреву (до 200 градусов), что дополняется работой самого турбокомпрессора, который приводится в действие отработанными газами. По причине нагрева падает давление наддува, потому как плотность воздуха становится ниже.

Назначение и принцип работы интеркулера

Интеркулер находится между компрессором и коллектором

Данное устройство устанавливается на двигатели для охлаждения воздуха, поступающего в результате работы турбокомпрессора. Как известно, понижение температуры наддувочного воздуха всего на 10 градусов дает 3% прибавку к мощности. Интеркулер же в состоянии обеспечить охлаждение потока воздуха до температуры в 50-60 градусов.

Кроме этого, несколько повышается экономичность мотора и экологические показатели, потому как сгорание смеси становится более эффективным. В итоге интеркулер заметно повышает мощность двигателя (прирост составляет порядка 20%). Лучше всего, если воздух в нем будет охлажден до той температуры, которая в конкретный момент на улице, однако такой агрегат будет слишком громоздким.

Однако у данного прибора есть и определенные минусы. Главный из них – создание барьера на пути воздушного потока. Это необратимо, потому как интеркулер охлаждает его. В результате давление наддува немного падает. Следовательно, для достижения наддувного эффекта тратится часть энергии, которая предназначена для этого самого наддува.

Типы интеркулеров

Существует 2 категории таких приборов. Они делятся в зависимости от типа охлаждения:

• воздушное охлаждение;
• водяное охлаждение.

Воздушный тип

Наиболее распространенным является именно первый тип. Эта популярность объясняется его простотой. Такой агрегат представляет собой радиатор из труб и пластин, который монтируется между компрессором и коллектором.

В целях большего охлаждения конструкторы применили схему, согласно которой трубы изменяют направление (по длине). Благодаря этому общая площадь увеличивается, что способствует достижению цели. Что касается пластин, то они призваны заметно увеличить площадь агрегата и повысить теплоотдачу. Однако такая компоновка несколько снижает эффективность интеркулера. Дело в том, что большое количество изгибов создает дополнительные препятствия для воздушного потока, а это понижает давление.

Расположение такого прибора может быть разным. Как правило, его могут установить в следующих местах под капотом автомобиля:

1. За бампером – это расположение в центральной части. Для этого в бампере делается вырез;
2. Над мотором – в капоте приходится вырезать часть и делать специальный воздухозаборник;
3. Сбоку – это может быть боковая часть левого или правого крыла. Воздухозаборник нужно делать в крыльях.

Как правило, для изготовления таких радиаторов используется «крылатый металл», так как его теплопроводность на высоком уровне, но иногда интеркулеры могут быть и медными. Для каждого конкретного типа двигателя создается свой интеркулер. Это необходимо, потому как следует учитывать множество факторов, среди которых направление потока, площадь самого радиатора, внутреннее сечение труб и тому подобные аспекты.

Водяной тип

Данный вид конструкции гораздо эффективнее воздушного. Он намного компактнее, поэтому его можно установить практически в любом месте под капотом машины, где есть свободное пространство. Благодаря охлаждающей жидкости тепло отводится намного эффективнее, что означает гораздо большую производительность такого радиатора. Единственно, после нагрева этого интеркулера требуется больше времени для того, чтобы он остыл.

Но данная компоновка таит в себе не только достоинства. Без недостатков не обходится. К ним можно отнести более сложную конструкцию всего теплообменника. Ведь для его нормальной работы необходима установка дополнительных комплектующих: патрубков, воздушного радиатора, ЭБУ и водяного насоса. Все это называется двухконтурной системой охлаждения. Наличие всего этого оборудования делает такой интеркулер более дорогим и обременительным в эксплуатации и ремонте.

Такая сложность всей системы обусловила ее невысокую популярность, однако на тех моторах, где применение воздушного радиатора, в силу каких-либо причин, невозможно, происходит установка водяного типа. Яркий пример – двигатели TSI.

Видео:

Как охладить воздух?

Интеркулер что это за зверь такой, мы в общих чертах выяснили. Теперь рассмотрим практические способы понижения температуры горячей воздушной массы. На самом деле, инженеры не стали придумывать что-то особо заумное, решая, каким должен быть охладитель, и выполнили его в виде большого радиатора. Существует несколько разновидностей этого устройства:

• воздушного охлаждения;
• водяного охлаждения.

Первый тип, как можно понять из его названия, использует набегающий поток воздуха, чтобы остудить воздух, идущий от компрессора. Он наиболее распространённый в силу простоты конструкции, но, правда, к ней предъявляются специфические требования.

Например, радиатор интеркулера в этом случае должен иметь только прямые трубки-воздуховоды, которые, в свою очередь, приходится делать очень длинными, чтобы процесс охлаждения проходил эффективно. Из-за этого габариты устройства получаются довольно внушительными.

Менее требовательные к свободному пространству водяные интеркулеры. Остужает воздух в данном случае вода, циркулирующая по радиатору. Хотя такие конструкции довольно компактные и крайне эффективные, они более сложные в изготовлении и обслуживании, ведь нужно ещё обеспечить круговорот воды, а это дополнительные насосы, патрубки и прочие детали. В результате получаем высокую цену.

Почему интеркулер помогает?

Любители быстрой езды всегда хотят мощность ДВС побольше. Это не так просто сделать, но интеркулер может при этом здорово помочь. Турбинный компрессор разгоняет обороты двигателя, но при этом случается небольшой парадокс. Начинает происходить нагревание воздуха (его температура порой доходить до двух сотен по Цельсию). Разумеется, его плотность тоже будет все ниже. А это никак не способствует быстрой езде. Этот помощник снижает температуру воздуха, которая поднимается при сжатии кислорода.

Вот для чего нужен интеркулер: он работает похоже на систему охлаждения. Разбавляя атмосферный воздух холодным, он позволяет нормализовать температуру, что в свою очередь дает возможность разогнать двигатель без потери в скорости, так как плотность кислорода остается высокой. Теперь не должно возникать вопроса: интеркулер — что это такое в автомобиле, теперь стало понятно, что это дополнительное, более мощное охлаждение для автомобиля.

Но все же, хоть принцип работы сохраняется, интеркулер может функционировать в двух направлениях:

• охлаждение от воздуха;
• охлаждение от жидкости (вода, как правило).

Первая система работы называется «воздух-воздух», и очень популяра в использовании, так как конструкция сборки небольшая и очень простая. Тут воздух должен передавать свое тепло, после и вовремя сжатия, обратно в атмосферу. И единственное, что нужно вмонтировать под капот это радиатор интеркулера, который и выполнит эту работу.

Отсутствие излишних довесков и деталей придало большую такому интеркулеру популярность среди водителей. Трубы, которые будут перегонять воздух, сделаны из алюминия (иногда меди), предварительно снабженные теплоотводом.

«Водяной» интеркулер, ввиду своей компактности, чаще используется в машинах, где для «воздух-воздух» просто не будет места. Кроме того, его главная заслуга в том, что он продуктивнее в работе, чем его «воздушный» коллега.

Вода намного быстрее поглощает тепло, чем газ. Кроме того, для более высокого качества работы часто применяются и другие жидкости, такие как тосол, и даже жидкий азот. Ясно, что использовать такое оборудование сложнее, и оно обходиться дороже.

Какими бывают интеркулеры

Каждый производитель автомобилей старается создать что-то по-настоящему инновационное. Деталь, которая позволит в значительной степени повысить производительность без кардинальных изменений в общей конструкции. В своё время интеркулер стал такой деталью, позволившей добиться значительного прироста мощности.

Тем не менее несмотря на длительное развитие технологии, на данный момент есть всего два типа конструкции интеркулера, которые применяются на турбированных двигателях:

• Воздушный тип. В интеркулерах такого класса охлаждение ячеек происходит посредством воздуха, который создаётся во время движения машины. Проще говоря, чем большую скорость вы набираете, тем быстрее охлаждается система.
• Водный тип. Здесь охлаждение радиатора интеркулера происходит благодаря жидкости, которая циркулирует внутри системы.

Воздушный интеркулер является куда более простой конструкцией. Тем не менее он недостаточно эффективен в охлаждении двигателя при работе на максимальных оборотах. К тому же радиатор, как и вся система, занимает много места.

Интеркулер, работающий благодаря жидкости, текущей по радиатору является куда более компактным и эффективным. Неудивительно, что автомобильные компании всё чаще на свои машины устанавливают именно эти системы.

Нюансы установки интеркулера

Решив оборудовать своего «железного коня» интеркулером, хорошенько подумайте, где его лучше расположить. Неправильно установив конструкцию, вы получите обратный результат: вместо охлаждения она станет нагревать воздух. Под капотом машины достаточно высокая температура, поэтому устройство не должно ее поглощать.

Оптимальное место для монтажа интеркулера – перед радиатором. Чтобы охлаждение проходило более эффективно, можно по краям установить металлический короб, захватывающий большой воздушный поток и направляющий его на интеркулер. Минимизировать потери в давлении системы можно, заменив штатные трубы, идущие от охладителя то турбины, на более широкие. Их также стоит обернуть алюминиевой лентой, увеличив теплоизоляцию.

Дополнительная опция

Некоторые модели интеркулеров, предназначающиеся для спортивных авто, оснащаются распылителями. Эти распылители время от времени автоматически опрыскивают конструкцию водой, охлаждая ее. Это еще больше уменьшает температуру впускного воздуха.

Осторожно! Зима

В нашем отечестве зимой дороги активно посыпаются песком и солью. В холодное время года интеркулер подвергается опасности, если он установлен перед основным радиатором. Вся грязь и соль, летящая из-под колес идущих впереди вас транспортных средств, будет попадать на интеркулер. В результате его оксидная пленка будет разрушаться. Чтобы продлить термин эксплуатации охладителя, его нужно время от времени промывать снаружи водой.

На любой вкус

Магазины предлагают автомобилистам огромный выбор интеркулеров различных размеров и конфигураций. При желании можно для любого транспортного средства подобрать подходящий охладитель. Случается, правда, что система никак не хочет устанавливаться. Но при должной смекалке ее можно подогнать, например, заменив трубки или переварив их. Важно не только установить интеркулер, но и грамотно подвести к нему воздушные магистрали.