Intercooler (zaznaczony czerwoną
elipsą
) w BMW MINI Cooper S
Intercooler (
ang.
"chłodnica pośrednia")
chłodnica
powietrza doładowującego to chłodnica chłodząca
powietrze
sprężone w
sprężarce
przed dostarczeniem go do
silnika
, stosowana w
silnikach spalinowych
z
doładowaniem
. Służy do zwiększenia
sprawności
i
mocy
silnika.
Terminologia
Określenie intercooler używane jest też do chłodnic powietrza stosowanych w
silnikach przepływowych
, np. lotniczych lub sprężarkach turbin gazowych - wówczas intercooler oznacza chłodnicę umieszczoną między („inter") stopniami sprężarki. Natomiast chłodnice powietrza umieszczone za sprężarką nazywane są aftercooler.
W
samochodach
chłodnica powietrza jest najczęściej zlokalizowana za sprężarką, ale przed silnikiem tłokowym. Ponieważ wewnątrz silnika dokonuje się również
sprężanie
, to chłodnica powietrza jest de facto intercoolerem.
Idea
W wyniku sprężania powietrza w
turbosprężarce
(
adiabatyczne
) następuje wzrost jego
temperatury
. Ponadto napędzana gorącymi
spalinami
turbina
mocno się nagrzewa,
ciepło
przez elementy konstrukcyjne przepływa do
sprężarki
, co powoduje dodatkowy przyrost temperatury powietrza. W wyższej temperaturze powietrze ma mniejszą
gęstość
, co zmniejsza efekt
doładowania
[1].
Obniżając temperaturę sprężonego powietrza w chłodnicy powietrza doładowującego zwiększa się jego gęstość, a co za tym idzie - rośnie masa ładunku[2] dostarczana do silnika. Możliwe jest więc
spalanie
większej ilości
paliwa
i wzrost mocy silnika (zwiększenie
wysilenia
). Jednocześnie sprężanie chłodniejszego powietrza obniża
pracę
sprężania, co zwiększa sprawność silnika. Intercooler może być jednocześnie wykorzystany do chłodzenia
układu recyrkulacji spalin
[1]
.
Budowa
Intercooler może być prostym
wymiennikiem ciepła
z naturalnym owiewaniem (pęd powietrza jadącego
auta
), może też mieć
chłodzenie
wymuszone (
wentylator
), a nawet wodne - jak np. w modelu
Toyota Celica
,
Lotus Omega
. W niektórych samochodach, takich jak np.
Subaru Impreza
WRX STi czy
Mitsubishi Lancer
Evolution (I), stosuje się natrysk
wody
na intercooler, co ma za zadanie jeszcze wydajniejsze chłodzenie. Pociąga to jednak za sobą konieczność zaopatrywania samochodów w dodatkowe zbiorniki z wodą do intercoolera. Istnieją rozwiązania, w których do chłodzenia intercoolera stosowana jest woda z kostkami lodu w celu dalszego zwiększenia intensywności chłodzenia. Intercooler może być umieszczany nad silnikiem bezpośrednio pod wlotem powietrza na masce, tak jak w przypadku
Subaru Imprezy
WRX STi lub przed chłodnicą jak w
Mitsubishi Lancer
EVO VIII lub IX.
Wyróżnia się 2 rodzaje intercoolerów; intercooler standardowy oraz intercooler cross-flow. W standardowym wlot i wylot chłodzonego powietrza są z tej samej strony w cross-flow - po przeciwnych, co zapewnia trochę lepsze chłodzenie[3].
Inne zastosowania
Chłodzenie częściowo sprężonego powietrza (ang. intercooling) stosowane jest także w instalacjach
turbin gazowych
. Tu również chodzi o obniżenie temperatury częściowo sprężonego powietrza (w czasie wstępnego sprężania następuje wzrost temperatury), dzięki czemu następuje wzrost mocy i sprawności układu.
Wady
Oprócz korzyści wynikających z zastosowania chłodnicy powietrza doładowującego układ ma także wady. Przy małych obrotach turbosprężarki
ciśnienie sprężania
a tym samym i wzrost temperatury powietrza jest niewielki, dlatego znaczenie chłodnicy jest mniejsze, niż przy pełnej mocy silnika. Aby wyeliminować tę wadę stosuje się turbosprężarki o regulowanych kierownicach spalin, które pozwalają na pracę turbosprężarki w dość wąskim, optymalnym zakresie obrotów. Układ sprawia też problemy techniczne polegające na rozbudowie układu silnika (siłowni) i zwiększeniu liczby elementów. Ma to negatywny wpływ na koszty nowego silnika (siłowni) jak i koszty napraw, remontów, konserwacji, zwiększa zawodność, powoduje konieczność demontażu w celu umożliwienia dostępu do
głowicy silnika
i innych elementów konstrukcyjnych. Stąd pierwsze tego typu rozwiązania dotyczyły silników dużych, np.
kolejowych
.
Zalety chłodnicy powietrza doładowującego i korzyści wynikające z chłodzenia międzystopniowego ładunku silnika są tak znaczące w stosunku do jego wad, że zdecydowana większość współczesnych silników z zapłonem samoczynnym posiada chłodnicę powietrza doładowującego.
Przypisy
- ↑ M.Bernhardt, S.Dobrzyński, E.Loth Silniki samochodowe. Wydawnictwo WKiŁ Warszawa, 1988 r.
- ↑ Ładunkiem nazywamy masę powietrza i paliwa dostarczaną podczas cyklu pracy silnika. Tamże str.171.
- ↑
Elksport Intercooler Upgrade Kit For Saab 900, 9-3 [ICKIT1]