Chłodnice międzystopniowe (znane również jako chłodnice powietrza doładowującego) zwiększają wydajność spalania silników wyposażonych w wymuszony dolot powietrza (turbosprężarki lub doładowania), zwiększając w ten sposób moc silnika, jego osiągi i oszczędność paliwa.
Turbosprężarka spręża zasysane powietrze do spalania, zwiększając jego energię wewnętrzną, ale także podnosząc jego temperaturę. Gorące powietrze ma mniejszą gęstość niż zimne, przez co spala się mniej efektywnie.
Jednakże, instalując chłodnicę międzystopniową pomiędzy turbosprężarką a silnikiem, wlotowe sprężone powietrze jest schładzane, zanim dotrze do silnika, przywracając w ten sposób jego gęstość i zapewniając optymalną wydajność spalania.
Chłodnica powietrza doładowującego, jako wymiennik ciepła, może odprowadzać ciepło powstające podczas procesu sprężania gazu w turbosprężarce. Realizuje ten etap przenoszenia ciepła poprzez przenoszenie ciepła do innego czynnika chłodzącego, zwykle powietrza lub wody.
Intercooler chłodzony powietrzem (znany również jako typ strumieniowy).
W przemyśle motoryzacyjnym rosnące zapotrzebowanie na bardziej wydajne silniki o niższej emisji skłoniło wielu producentów do opracowania silników z turbodoładowaniem o mniejszej pojemności, aby osiągnąć idealne połączenie wydajności silnika i zużycia paliwa.
W większości instalacji samochodowych chłodnice międzystopniowe chłodzone powietrzem mogą zapewnić wystarczające chłodzenie i działać podobnie jak chłodnice samochodowe. Kiedy pojazd porusza się do przodu, chłodniejsze powietrze z otoczenia jest zasysane do chłodnicy międzystopniowej, a następnie przez radiator, przekazując ciepło z turbodoładowanego powietrza do chłodniejszego powietrza z otoczenia.
Intercooler chłodzony wodą
W środowiskach, w których nie ma zastosowania chłodzenie powietrzem, bardzo skutecznym rozwiązaniem są chłodnice międzystopniowe chłodzone wodą. Chłodzone wodą chłodnice międzystopniowe zwykle wykorzystują konstrukcję wymiennika ciepła typu „płaszczowo-rurowego”, w której woda chłodząca przepływa przez „rdzeń rurowy” pośrodku urządzenia, podczas gdy gorące naładowane powietrze przepływa na zewnątrz zestawu rur, przenosząc ciepło przepływające przez „płaszcz” wewnątrz wymiennika ciepła. Po schłodzeniu powietrze jest usuwane z dochładzacza i podawane rurociągiem do komory spalania silnika.
Rola i zasada działania samochodowego intercoolera:
Rola samochodowego intercoolera odzwierciedla się głównie w pięciu następujących aspektach:
1, obniż temperaturę wlotową silnika. Obniżenie temperatury wlotowej może poprawić wydajność pompowania silnika, poprawiając w ten sposób jego moc.
2, zmniejszyć zużycie paliwa przez silnik. Poprawiając wydajność pompowania silnika, każda kropla paliwa i powietrza tworzy dobrą mieszankę palną, aby osiągnąć pełne spalanie paliwa.
3, rola powietrza chłodzącego. Chłodnica międzystopniowa może schłodzić powietrze o wysokiej temperaturze przed wejściem do silnika, aby uniknąć problemów, takich jak detonacja i zerwanie płomienia, spowodowanych bezpośrednim przedostaniem się powietrza o wysokiej temperaturze do silnika.
4, dostosuj się do środowiska pracy na dużych wysokościach. Zwiększając wydajność napełniania, silnik może utrzymać stabilną moc wyjściową na dużych wysokościach.
5. Popraw efektywność wymiany powietrza w silniku z turbodoładowaniem.
Aby obniżyć temperaturę powietrza dolotowego, rola intercoolera odzwierciedla się głównie w następujących aspektach:
1. Zmniejsz wpływ przewodzenia gazów spalinowych na temperaturę powietrza dolotowego. Wysoka temperatura spalin powoduje wzrost temperatury powietrza dolotowego, co wpływa na skuteczność pompowania silnika.
2, należy unikać przedostawania się nieschłodzonego powietrza doładowanego do komory spalania, co może spowodować detonację i zanieczyszczenie gazami odlotowymi.
Dodanie intercoolera może rozwiązać niekorzystne skutki ogrzewania powietrza po doładowaniu.
Ponadto chłodnica międzystopniowa może również zmniejszyć zużycie paliwa przez silnik, poprawić zdolność adaptacji do środowiska na dużych wysokościach oraz poprawić dopasowanie i możliwości adaptacji sprężarki doładowującej.
Samochodowy intercooler to chłodnica gazu owinięta wokół rury. Powietrze przepływa przez intercooler, który pochłania ciepło i schładza powietrze na zewnątrz.
Samochodowy intercooler to chłodnica gazu, wnętrze intercoolera jest otoczone rurami, gaz wdmuchuje się z jednego końca, gaz wdmuchuje się wewnętrznym rurociągiem do intercoolera, w procesie przepływu ciepło gazu jest pochłaniane przez intercooler, schłodzony gaz wypływa z drugiego końca, wiele osób uważa, że ma to na celu ochłodzenie turbosprężarki. Właściwie nie, intercooler ma za zadanie chłodzić sprężone powietrze. Istnieją dwa główne typy intercoolerów do silników z turbodoładowaniem, jeden jest chłodzony powietrzem, a drugi jest chłodzony wodą.
Po co schładzać dodawane powietrze?
Ponieważ temperatura samej turbosprężarki jest bardzo wysoka, w połączeniu z temperaturą powietrza po sprężaniu będzie jeszcze rosła, więc temperatura powietrza za turbosprężarką może z łatwością przekroczyć 100 stopni Celsjusza. Gdy temperatura powietrza wzrośnie, gęstość spadnie, a zawartość tlenu w naturalny sposób spadnie razem, tak że tlenu w butli będzie mniej, co nieuchronnie wpłynie na wydajność. Temperatura wlotowa jest zbyt wysoka i łatwo jest wywołać stukanie, więc doładowany silnik musi chłodzić sprężone powietrze.
Intercooler chłodzony powietrzem znajduje się z przodu, w uproszczeniu jest to zwykła chłodnica, a strumień powietrza przepływający przez przód podczas jazdy oddziałuje na chłodnicę powietrza, aby uzyskać odprowadzenie ciepła z zasysanego powietrza. Ponieważ temperatura powietrza jest niska, a przepływ powietrza jest duży podczas jazdy, efekt rozpraszania ciepła przez chłodzony powietrzem intercooler jest bardzo dobry. Ponadto konstrukcja jest stosunkowo prosta, a koszt jest niższy.
Jednak rurociąg przepływu powietrza przez intercooler chłodzony powietrzem jest zbyt długi i powietrze musi przejść od doładowania przez rurociąg do przodu, a następnie po schłodzeniu przez rurociąg do przepustnicy, co pogłębi histerię turbiny. Co więcej, im mniejsza pojemność skokowa i niższa prędkość, tym bardziej oczywisty jest wpływ, dlatego na początku, gdy ludzie nie byli zbyt wrażliwi na histerezę turbiny, wiele samochodów stosowało chłodnice międzystopniowe chłodzone powietrzem. Ponadto, chłodzony powietrzem intercooler przy niskiej prędkości, ponieważ nie ma wystarczającego przepływu powietrza, efekt rozpraszania ciepła będzie się zmniejszał.
Chłodzone wodą chłodnice międzystopniowe są chłodzone płynem chłodzącym silnik, a długość rury może być krótsza, co może zmniejszyć histerezę turbiny. Cyrkulacja płynu chłodzącego jest stabilna, nie martw się o efekt chłodzenia przy niskiej prędkości.
Jednakże intercooler chłodzony wodą kosztuje więcej, a ponieważ temperatura płynu chłodzącego nie jest niska, gdy nagrzany samochód jest gorący, ogólny efekt chłodzenia nie jest tak dobry, jak w przypadku typu chłodzonego powietrzem.
Chłodnica międzystopniowa służy do chłodzenia doładowania ze sprężonego powietrza, powietrza za doładowaniem, ciśnienie wzrasta, temperatura wzrasta, poprzez chłodzenie intercoolera może obniżyć temperaturę sprężonego powietrza, aby poprawić gęstość powietrza, poprawić efektywność inflacji, aby osiągnąć cel polegający na poprawie mocy silnika Diesla i zmniejszeniu emisji.
Chłodnica powietrza doładowującego jest częścią układu zwiększania ciśnienia. Kiedy powietrze jest sprężone w dużym stopniu, będzie wytwarzać duże ciepło, co zmniejszy gęstość rozszerzalności powietrza, a jednocześnie spowoduje uszkodzenie temperatury silnika. Aby uzyskać wyższą wydajność objętościową, powietrze o wysokiej temperaturze należy schłodzić przed wtryskiem do cylindra.
Wymaga to zainstalowania grzejnika, zasada jest podobna jak w przypadku grzejnika zbiornika wody, powietrze o wysokiej temperaturze i wysokim ciśnieniu jest rozpraszane w wielu małych rurkach, a na zewnątrz rury przepływa z dużą prędkością powietrze o temperaturze pokojowej, tak aby aby osiągnąć cel chłodzenia. Ponieważ chłodnica ta znajduje się pomiędzy silnikiem a turbosprężarką, nazywana jest także chłodnicą centralną, czyli intercoolerem.
O roli intercoolera samochodowego:
1. Popraw wydajność mocy silnika. Niższa temperatura wlotowa powoduje wzrost wydajności napełniania silnika, co pozwala poprawić jego moc.
2, zmniejszyć zużycie paliwa przez silnik. Poprawiono wydajność pompowania silnika, dzięki czemu każda kropla paliwa może utworzyć z powietrzem dobrą, palną mieszankę, a każda kropla paliwa zostaje całkowicie spalona.
3, zmniejszyć możliwość deflagracji silnika. Powietrze i paliwo o wysokiej temperaturze i ciśnieniu tworzą mieszankę palną o wysokiej temperaturze i ciśnieniu, która łatwo ulega deflagracji w cylindrze silnika. Obniżenie temperatury dolotowej może skutecznie powstrzymać deflagrację silnika. Deflagracja może powodować nieprawidłowe drgania silnika i uszkodzenie akcesoriów silnika.
4, lepiej dostosuj się do środowiska pracy na dużych wysokościach. Zawartość tlenu na dużych wysokościach jest niska, należy poprawić wydajność napełniania, aby moc silnika mogła utrzymać się na stałym poziomie.
Zadaniem intercoolera jest obniżenie temperatury wlotowej silnika. Generalnie wykonany ze stopu aluminium. W zależności od rodzaju czynnika chłodzącego, popularne intercoolery można podzielić na dwa typy: chłodzone powietrzem i chłodzone wodą.
(1) Wersja chłodzona powietrzem wykorzystuje powietrze zewnętrzne do chłodzenia powietrza przechodzącego przez chłodnicę międzystopniową. Zaletą jest to, że cały układ chłodzenia składa się z mniejszej liczby elementów, a konstrukcja jest stosunkowo prosta w porównaniu z intercoolerem chłodzonym wodą. Wadą jest to, że wydajność chłodzenia jest niższa niż w przypadku intercoolera chłodzonego wodą, co zwykle wymaga dłuższego rurociągu łączącego i większych oporów przepływu powietrza. Chłodzone powietrzem chłodnice międzystopniowe są szeroko stosowane ze względu na ich prostą konstrukcję i niskie koszty produkcji. Większość silników z turbodoładowaniem wykorzystuje chłodzone powietrzem intercoolery, tak jak silniki pojazdów terenowych Huatraca TCI i samochodów FAW-Volkswagen Bora 1.8T.
(2) Chłodzenie wodne wykorzystuje krążącą wodę chłodzącą do chłodzenia powietrza przez chłodnicę międzystopniową. Zaletą jest wyższa wydajność chłodzenia, a pozycja montażu jest bardziej elastyczna, nie ma potrzeby stosowania długiej rury łączącej, dzięki czemu cała rura dolotowa jest bardziej gładka. Wadą jest to, że wymaga układu wody obiegowej, który jest stosunkowo niezależny od układu chłodzenia silnika, więc cały układ ma więcej elementów, wyższe koszty produkcji i złożoną strukturę. Zastosowanie intercoolerów chłodzonych wodą jest stosunkowo rzadkie, powszechnie stosowane w pojazdach z silnikami umieszczonymi centralnie lub z tyłu oraz w silnikach o dużej pojemności, takich jak samochód Mercedes-Benz S400 CDI i samochód Audi A8 TDI wyposażonych w silniki zużywające wodę -chłodzone intercoolery.
