Понятие и действие интеркулера в машине
Перед автомобильными производителями стоят многие задачи для создания мощного, экономичного и безопасного автомобиля. И тут стоит большая дилемма между увеличением мощности двигателя внутреннего сгорания и высокими экологическими требованиями. Можно ли объединить эти две важные задачи? Да можно, для этого необходим термодинамический процесс полного сгорания топлива. Для решения этой задачи и устанавливают специальное устройство – интеркулер.
Вроде бы все кажется просто и понятно — создаем необходимые условия для процессов сгорания топлива и на этом достигаем полученный результат. Но эти задачи решают с тех пор, когда был создан первый двигатель. Но со временем возникали новые требования перед конструкторским персоналом. Так возникла турбина двигателя — устройство для подачи (нагнетанию) сильно сжатого воздуха в камеру сгорания цилиндра двигателя. В последнее время мы часто встречаем современные автомобили с дизельными двигателями с установленными турбинами.
Турбина обеспечивает мощное сжатие воздуха и в определённом объеме подает его в цилиндр дизельного двигателя. Тем самым обеспечивая объем кислорода для более полного сгорания топлива, увеличивая его мощность и уменьшая вредные выбросы. Но при достаточно сильном сжатии воздуха, повышается его температура. И горячий воздух (газ) может способствовать более быстрому износу двигателя и его разрушению. Задача интеркулера подать в двигатель охлажденный воздух под давлением.
Конструктивно он напоминает систему охлаждения двигателя, аналогичные процессы теплообмена. Горячий воздух отдает тепло холодному воздуху или охлажденной жидкости. Рассмотрим более подробно оба варианта охлаждения сжатого воздуха:
- Двигатель оснащают специальным дополнительным радиатором интеркулера. Теплообмен происходит по схеме « воздух- воздух». Нагретый воздух омывается более холодным и отдает тепло атмосфере. Эта конструкция довольно часто применяется в современном автомобилестроении. Она отработана, более проста и дешевле.
- Для более качественного охлаждения воздуха используют схему «воздух — вода». Сразу после сжатия горячий воздух по трубопроводу проходит через радиатор с охлажденной жидкостью и далее в камеру сгорания цилиндров. Конструкция более сложная и дорогая (дополнительно необходим радиатор, насос и система управления).
В упрощенном понимании, интеркулер представляет собой дополнительную систему охлаждения сжатого горячего воздуха, поступающего от турбины.
Следующая важная задача – это как конструктивно правильно разместить интеркулер в подкапотном пространстве двигателя.
В автомобилях интеркулер устанавливают в вертикальном и горизонтальном виде. Расположение будет завесить от конструктивной особенности автомобиля и установки двигателя. Интеркулер, работающий по схеме «воздух-воздух» требует радиатора значительных размеров и размещение его важная и непростая задача. Если поток воздуха будет недостаточно омывать радиатор, то охлаждение горячего воздуха будет некачественным. Также важно следить за чистотой охлаждающих пластин радиатора, для обеспечения нормального теплообмена.
Один из лучших вариантов установки радиатора интеркулера, это установка пред радиатором охлаждения двигателя. В этом случае достигается максимально эффективная работа интеркулера и двигателя в целом. Если технические условия монтажа нарушены или выполнены некачественно, может происходить процесс нагрева сжатого воздуха вместо охлаждения. В этом случае дизельный двигатель будет работать с потерей мощности и со временем может выйти из строя.
Вторая схема работы интеркулера « воздух-вода» более удобна, так как не требует большого места под капотом, не зависит от воздушного потока и дает более лучший эффект охлаждения сжатого воздуха. Дополнительные устройства не занимают много места все можно установить компактно.
Интересно, что первые интеркулеры уже применяли в тридцатые годы прошлого века, сразу после использования турбин в двигателях (самолеты и корабли). И только гоночные автомобили позже получили системы турбины и интеркулеры, но это уже семидесятые годы. Это стало стартом для установки турбо-дизелей и интеркулеров на легковые автомобили.
Для того чтобы добиться оптимальной работы двигателя автомобиля, нужно обеспечить горючую смесь значительным объемом воздуха. Так вот интеркулер обеспечивает не только охлаждение сжатого воздуха, но и необходимую плотность и массу. Что увеличивает КПД двигателя до 30%. Простая и надежная конструкция интеркулера в России находиться в следующем ценовом диапазоне от пяти тысяч до трехсот тысяч рублей.
