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 intercooler 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.
Air cooled (also known as blast type) intercooler
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 „płaszczowo-rurowego”, w której woda chłodząca przepływa przez „rdzeń rurowy” pośrodku urządzenia, a ciepło jest pod ciśnieniem
Powietrze przepływa na zewnątrz zestawu rurek, przenosząc ciepło przechodząc przez „obudowę” po wewnętrznej stronie wymiennika ciepła. Po schłodzeniu powietrze jest usuwane z dochładzacza i podawane rurociągiem do komory spalania silnika.
Chłodzone wodą chłodnice międzystopniowe to precyzyjnie zaprojektowane urządzenia zaprojektowane do radzenia sobie z wysokimi temperaturami sprężonego powietrza do spalania.
Intercoolery są zwykle spotykane tylko w samochodach z samochodami z turbodoładowaniem. Intercooler jest właściwie częścią turbosprężarki, a jej rolą jest poprawa efektywności wymiany powietrza w silniku. Niezależnie od tego, czy jest to silnik z doładowaniem, czy z turbodoładowaniem, konieczne jest zainstalowanie chłodnicy międzystopniowej pomiędzy doładowaniem a kolektorem dolotowym silnika, ponieważ chłodnica znajduje się pomiędzy silnikiem a doładowaniem, nazywana jest również chłodnicą międzystopniową, określaną jako intercooler.
Dlaczego potrzebuję intercoolera
Jednym z powodów, dla których silniki z turbodoładowaniem mają większą moc niż zwykłe silniki, jest to, że ich skuteczność wymiany powietrza jest wyższa niż naturalny wlot zwykłych silników. Kiedy powietrze dostanie się do turbosprężarki, jego temperatura znacznie wzrośnie, a jego gęstość spadnie. Intercooler pełni rolę chłodzenia powietrza, a powietrze o wysokiej temperaturze jest schładzane przez intercooler, a następnie dostaje się do silnika. Jeśli brak intercoolera i wpuszczenie sprężonego powietrza o wysokiej temperaturze bezpośrednio do silnika, spowoduje to uszkodzenie silnika, a nawet martwy pożar z powodu wysokiej temperatury powietrza.
Ponieważ temperatura spalin z silnika jest bardzo wysoka, przewodzenie ciepła przez sprężarkę doładowującą spowoduje wzrost temperatury powietrza dolotowego. Ponadto w procesie sprężania wzrośnie gęstość powietrza, co nieuchronnie doprowadzi do wzrostu temperatury powietrza, wpływając w ten sposób na wydajność silnika. Jeśli chcesz jeszcze bardziej poprawić skuteczność napełniania, konieczne jest obniżenie temperatury powietrza wlotowego. Z danych wynika, że przy tych samych warunkach stosunku powietrza do paliwa moc silnika można zwiększyć o 3% do 5% na każde 10°C spadku temperatury doładowanego powietrza.
Jeśli nieschłodzone, doładowane powietrze dostanie się do komory spalania, oprócz wpływu na skuteczność napełniania silnika, łatwo jest spowodować zbyt wysoką temperaturę spalania w silniku, powodując awarie, takie jak detonacja, i zwiększy zawartość NOx w spaliny silnika, powodujące zanieczyszczenie powietrza. Aby zaradzić niekorzystnym skutkom nagrzewania się powietrza po doładowaniu, konieczne jest zainstalowanie intercoolera w celu obniżenia temperatury dolotowej.
Dzięki obecności chłodnicy międzystopniowej można zmniejszyć zużycie paliwa przez silnik i poprawić zdolność przystosowania się do wysokości. Na obszarach położonych na dużych wysokościach zastosowanie chłodzenia międzystopniowego może spowodować wykorzystanie wyższego współczynnika ciśnień sprężarki, co sprawia, że silnik uzyskuje większą moc, co poprawia zdolność adaptacyjną samochodu.
Klasyfikacja intercoolerów
Chłodnice międzystopniowe są zwykle wykonane ze stopów aluminium. W zależności od rodzaju czynnika chłodzącego, popularne intercoolery można podzielić na dwa typy: chłodzone powietrzem i chłodzone wodą.
Co to jest intercooler silnika
Kiedy ludzie kupują samochód, zawsze zastanawiają się, czy lepiej kupić samochód wolnossący, czy samochód z turbodoładowaniem. Powodem tego problemu jest to, że silniki z turbodoładowaniem mają więcej intercoolerów niż silniki wolnossące, a moc jest lepsza. Chłodnica międzystopniowa jest ważną częścią silnika doładowanego, niezależnie od tego, czy jest to mechaniczna doładowanie, czy silnik z turbodoładowaniem, należy zainstalować chłodnicę międzysprężarkową pomiędzy doładowaniem a rurą dolotową silnika, ponieważ chłodnica znajduje się pomiędzy silnikiem a doładowaniem, więc nazywany jest również intercoolerem, nazywany intercoolerem.
Jaka jest rola intercoolera silnika
Czy intercooler oddaje ciepło do intercoolera? To byłby duży błąd. Jeśli rozumieć to jako schładzanie powietrza, to nie jest to zbyt dokładne. Chłodnica międzystopniowa i doładowanie są ściśle powiązane z tymi dwiema częściami, doładowanie jest sprężane w powietrzu silnika, chłodnica międzystopniowa jako chłodnica powietrza ma przedostać się do ciepła gazu pod ciśnieniem silnika, obniżając temperaturę gazu w silniku.
Silniki z turbodoładowaniem są mocniejsze niż silniki wolnossące, ponieważ wykorzystują doładowanie w celu zwiększenia wydajności spalania powietrza. Jednak istnienie doładowań stwarza również problemy. Z jednej strony, ponieważ temperatura gazów spalinowych z silnika jest bardzo wysoka, przewodzenie ciepła przez doładowanie spowoduje wzrost temperatury powietrza dolotowego. Z drugiej strony w procesie sprężania wzrośnie gęstość powietrza, co nieuchronnie doprowadzi do wzrostu temperatury powietrza, wpływając w ten sposób na wydajność silnika. Jeśli chcesz jeszcze bardziej poprawić skuteczność napełniania, konieczne jest obniżenie temperatury powietrza wlotowego. Z danych wynika, że w tych samych warunkach stosunku powietrza do paliwa moc silnika można zwiększyć o 3% do 5% na każde 10°C spadku temperatury doładowanego powietrza. Jeśli nieschłodzone doładowane powietrze przedostanie się do komory spalania, oprócz wpływu na wydajność dolotową silnika, łatwo jest spowodować zbyt wysoką temperaturę spalania w silniku, co spowoduje detonację i inne awarie, więc aby rozwiązać niekorzystne skutki wzrostu temperatury powietrza po sprężaniu, należy dodać intercooler, aby współpracował z układem zwiększania ciśnienia
Zasada działania intercoolera
Skoro już wiemy, że intercooler chłodzi sprężony gaz, w jaki sposób rozprasza ciepło? Jako jeden z głównych elementów układu chłodzenia silnika, praca intercoolera jest zgodna z wydajnością całego układu chłodzenia silnika. Jeśli układ chłodzenia silnika wykorzystuje wentylator mechaniczny do odprowadzania ciepła, chłodnica międzystopniowa wykorzystuje wentylator mechaniczny do odprowadzania ciepła. Zdarza się również przejście na wentylatory hydrauliczne i elektroniczne wentylatory chłodzące. W intercoolerze znajduje się również system cyrkulacji powietrza. Powietrze zewnętrzne dostaje się do sprężarki doładowującej, a po doładowaniu wpływa do chłodnicy międzystopniowej. Chłodnica powietrza doładowującego wykorzystuje układ chłodzący i wentylator chłodzący do wymiany ciepła ze sprężonym gazem, czyli do ochłodzenia. Gdy temperatura spadnie do 45°C, olej przedostanie się do komory gazowej silnika przez wylot intercoolera. Część spalonego powietrza ponownie wchodzi do cyklu doładowania, a część jest rozpraszana pod wpływem ciepła.
Problemy występujące w pracy intercoolera
Obecnie powszechnie stosowany układ chłodzenia silnika pojazdów użytkowych wykorzystuje duży wentylator do odprowadzania ciepła. Wentylator pasowy, wentylator ze sprzęgłem silikonowym lub wentylator ze sprzęgłem elektromagnetycznym odprowadza ciepło zarówno z chłodnicy zbiornika, jak i chłodnicy międzystopniowej. A ponieważ zbiornik wody i chłodnica międzystopniowa są ustawione szeregowo, dopóki zbiornik wody musi odprowadzać ciepło, chłodnica międzystopniowa również będzie nawiewana przez zimny wiatr. Czasami jednak intercooler nie potrzebuje zimnego powietrza do nadmuchu. Jest to problem „binarnego przenoszenia ciepła” w układzie chłodzenia silnika. Aby rozwiązać ten problem, można zastosować inteligentny system kontroli temperatury. Przykładowo inteligentny układ chłodzenia silnika ATS, intercooler i chłodnica są ułożone równolegle, nie blokują się wzajemnie, oddzielny czujnik temperatury monitoruje temperaturę wody i gazu w czasie rzeczywistym, jest wyposażony w niezależny elektroniczny wentylator zapewniający oddzielne ogrzewanie rozpraszanie, a kanał powietrzny nie jest skrzyżowany. Szczegóły można znaleźć na stronie www.yilitek.cn.
Środki ostrożności dotyczące konserwacji intercoolera
Sprzątanie zewnętrzne
Ponieważ intercooler jest montowany z przodu, kanał radiatora intercoolera jest często zatykany liśćmi, błotem (przelanie oleju hydraulicznego w zbiorniku układu kierowniczego), przez co blokuje się odprowadzanie ciepła z intercoolera, dlatego należy go regularnie czyścić. Metoda czyszczenia polega na użyciu pistoletu na wodę z niezbyt wysokim ciśnieniem do pionowego kąta płaszczyzny intercoolera, powolne płukanie z góry na dół lub z dołu do góry, ale nie może być pochylone, aby zapobiec uszkodzeniu intercoolera. (Metoda czyszczenia intercoolera w pojazdach użytkowych jest taka sama)
Czyszczenie i inspekcja wewnętrzna (metoda demontażu i czyszczenia)
Wewnętrznemu rurociągowi intercoolera często towarzyszy błoto, guma i inne zabrudzenia, które nie tylko zwężają kanał przepływu powietrza, ale także zmniejszają zdolność wymiany ciepła chłodzącego, dlatego też należy go konserwować i czyścić. Ogólnie rzecz biorąc, co roku lub podczas remontu silnika i spawania zbiornika, należy wyczyścić i sprawdzić wnętrze intercoolera.
Metoda czyszczenia: Do intercoolera dodać wodny roztwór zawierający 2% sody kalcynowanej (temperatura powinna wynosić 70-80°C), napełnić go, odczekać 15 minut i sprawdzić czy intercooler nie ma wycieków. Jeżeli występuje to należy go zdemontować, zespawać i naprawić (tak samo jak naprawę zbiornika na wodę); Jeśli nie ma wycieków, potrząśnij tam i z powrotem, powtórz kilka razy, wylej balsam, a następnie uzupełnij czystą wodą roztwór zawierający 2% sody kalcynowanej do mycia, aż będzie w miarę czysty, a następnie zalej czystą gorącą wodą (80- 90°C) czyścić do momentu, aż wypływająca woda będzie czysta. Jeśli zewnętrzna część intercoolera jest zabrudzona olejem, można ją również oczyścić wodą alkaliczną. Metoda jest następująca: namocz olej w ługu i usuń go szczotką, aż będzie czysty. Po czyszczeniu osuszyć wodę w intercoolerze sprężonym powietrzem lub osuszyć w sposób naturalny, lub uruchomić silnik bez podłączania intercoolera i rury łączącej silnik podczas montażu intercoolera, a następnie podłączyć rurę dolotową silnika, gdy w powietrzu nie ma wody wylot intercoolera. Jeżeli okaże się, że rdzeń intercoolera jest poważnie zabrudzony, należy dokładnie sprawdzić filtr powietrza oraz przewody dolotowe w miejscu występowania nieszczelności i usunąć usterkę.
