В системе турбонаддува энергия выхлопных газов используется для вращения турбинного колеса, соединеного с рабочим колесом компрессора, который нагнетает воздух в рабочую камеру двигателя. Сжатие воздуха в компрессоре сопровождается его нагревом и, помимо этого, корпус нагревается выхлопными газами. Это тепло также передаётся воздуху, подаваемому в мотор компрессором. С другой стороны, он расширяется из-за нагревания. Такой наддув будет малоэффективным. Чтобы повысить его эффективность, нужно охладить нагретый воздух.
Для этого используется специальный теплообменник – интеркулер. Его устанавливают между компрессором и впускным коллектором мотора, и этом устройстве воздух охлаждается. Для отвода тепла могут использоваться потоки воздуха или жидкости.
Устройство и принцип работы воздушного и жидкостного интеркулеров
Интеркулер должен выполнять две важные функции – хорошо охлаждать очень горячий воздух и как можно меньше ослаблять силу его потока, иначе вся энергия, которая была передана ему в компрессоре, будет потрачена на преодоление сопротивления. Нагретый воздух через входной патрубок поступает во внутреннюю полость интеркулера, где делится на множество параллельных потоков, которые проще охладить. При этом воздух в теплообменнике движется по прямой, что помогает минимизировать потери давления. Тепло от горячего воздуха передаётся на теплообменные пластины, которые обдуваются внешним потоком воздуха. Таким образом тепло отводится от интеркулера.
Охлаждённый воздух от устройства поступает во впускной коллектор двигателя. Это простая и эффективная конструкция: каналы и пластины профилируются таким образом, чтобы обеспечить максимальный теплообмен при небольшом сопротивлении движению потока. В воздушных интеркулерах для отвода тепла может использоваться как обычный ветер, который возникает при движении автомобиля, так и принудительный обдув с использованием вентилятора.
В автомобиле воздушные теплоообменники устанавливаются чаще всего в передней части, перед радиатором, или в районе крыла. Водяной интеркулер устроен сложнее, но он отводит тепло эффективнее при меньших размерах. Для отвода тепла в интеркулерах этого типа используется жидкость, которая течёт по трубкам. Для эффективного теплообмена внутри корпуса предусмотрено множество пластин. Циркуляцию жидкости обеспечивает насос, который нагнетает её из бака в интеркулер.
В процессе работы воздух, который направляется к двигателю, охлаждается, а жидкость – нагревается. Нагретая жидкость не будет хорошо отводить тепло: в этом случае жидкость придётся охлаждать. Для этого устанавливается дополнительный радиатор.
Полученная система охлаждения работает следующим образом:
- Нагретый сжатый воздух поступает в корпус интеркулера, где передаёт тепло на пластины.
- Отвести тепло от пластин помогает жидкость, циркуляция которой обеспечивается насосом.
- Нагретая жидкость охлаждается в радиаторе.
- Охлаждённый воздух поступает к двигателю.
Подбор интеркулера и его эксплуатация
Каждый теплообменник способен рассеять определённое количество тепла, поэтому интеркулер следует подбирать в зависимости от характеристик двигателя и его системы турбонаддува. Разные модели могут отличаться формой каналов и пластин: одни обеспечивают лучший теплообмен, другие – меньшее сопротивление. В процессе эксплуатации нужно следить за герметичностью контура интеркулера. Воздушный интеркулер нужно очищать от загрязнений, так как пыль и грязь ухудшают циркуляцию охлаждающего потока, а значит, будет ухудшаться и эффективность теплообмена.
При использовании водяного интеркулера нужно контролировать уровень жидкости в баке, следить за исправностью насоса и герметичностью трубопровода. Система турбонаддува без интеркулера малоэффективна, поэтому теплообменник используется во всех современных системах наддува. В автомобильных двигателях воздушные теплообменники используют чаще, чем водяные, хотя и последние находят применение. Водяные интеркулеры распространены в двигателях тепловозов и водного транспорта.
Автор: paracels
