Для чего нужен интеркулер на турбированном движке: Для чего нужен интеркулер на турбированном движке

Можно выделить 2 главные функции охлаждающих устройств:

• понижение температурных значений нагнетаемого воздуха;
• уменьшение давления наддува.

Понижение температур

Интеркулер, рассчитанный на охлаждение воздушного потока до температуры внешней среды, можно было бы назвать стопроцентно эффективным. Но достигнуть таких больших значений практически нереально. Поэтому наилучшим вариантом признано устройство, функционирующее на 70%. Именно такое устройство чаще всего используется для дополнительного охлаждения при работе силового агрегата.

Понижение давления

К снижению давления ведет противодействие воздушных масс, создаваемое интеркулером. Со своей стороны, это предполагает некоторые конструкционные ограничения, поскольку превышение понижения давления даже на 1-2 атмосферы недопустимо. Иначе говоря, устройство служит для извлечения тепловой энергии из воздуха, нагревающегося в процессе сжатия в компрессоре.

Главным показателем, на котором основывались разработчики интеркулера, является наибольший отвод тепловой энергии, наименьшие потери давления при наддуве и усиление инертности воздушного потока.

Продуктивность интеркулера

Размер и продуктивность интеркулеров отличаются по типу силового агрегата, для которого он предназначен, и мощности самого устройства 220-550кВт.

Обыкновенный охлаждающий элемент увеличивает мощность силового агрегата приблизительно на 20%. Для увеличения данного значения в спортивных авто ставят дополнительные распылители воды, но это весьма дорогостоящие устройства.

Чем меньше по площади пластины интеркулера, тем ниже его рабочие потенциалы. Но увеличение мощности устройства не бывает прямо пропорциональным увеличению величины пластин. Допустим, увеличив площадь пластин на 15%, мы увеличим эффективность работы интеркулера на те же 15%. При этом увеличение площади на 50%, не дает увеличения мощности на этот показатель – она увеличится на меньшее значение.

Виды интеркулеров

Мы разобрались, что такое дополнительный радиатор, а теперь остановимся на том, какие виды интеркулеров ставят на машины. Отметим, что именно от конструкционных особенностей устройства имеют прямую зависимость его рабочие параметры и продуктивность в работе.

Воздушные радиаторы

Воздушные радиаторы пользуются большой популярностью у автомобилистов, их ставят на дизель при тюнинге машины для увеличения его производительности.

Это радиатор, который состоит из трубок и пластинок. Из названия понятно, что процесс охлаждения осуществляется посредством воздуха, а, следовательно, его продуктивность зависит от габаритов интеркулера. В целях наибольшей рабочей эффективности (охлаждения), конструкторами использовалась модель, основанная на изменении длины трубок. Из-за этой конструктивной особенности возрастает площадь элемента, но, со своей стороны, значительное число изгибов является препятствием для воздушных масс, что сильно понижает давление.

Действие воздушного радиатора предполагает прохождение воздуха через трубки и пластины радиатора. В тонких трубках часто расположены маленькие перегородки. Ими создается турбулентность и повышается теплообмен. Такой радиатор делают, главным образом, из алюминия, но иногда применяется медь. Радиатор «воздух/воздух» может быть установлен в разных местах, но обычно это:

• пространство за бампером — монтаж в центре с изначальным врезом в бампер;
• над силовым агрегатом — на капоте создается отдельный заборник воздуха;
• пространство у одного из крыльев автомобиля.

Под каждый из типов силового агрегата делается собственный интеркулер, поскольку необходимо учесть много факторов, например, направление воздушных потоков, габариты охлаждающего устройства, внутренний диаметр трубок и прочее.

Водный интеркулер

Как действует воздушное охлаждающее устройство, мы рассказали, далее остановимся на интеркулере «воздух-вода». Данный тип устройства применяют гораздо реже, но из-за наличия некоторых особенностей в конструкции водный интеркулер обычно используют в условиях с ограниченным пространством, т. е. в таких случаях, когда для обычного устройства нет места под капотом автомобиля. Ключевыми составными частями водного устройства являются:

• электронный блок, управляющий процессом;
• радиатор;
• элемент, обеспечивающий теплообмен;
• помпа;
• трубки.

Конструкция водного интеркулера предусматривает наличие теплообменника, располагающегося вблизи от компрессора. Жидкости охлаждения, насыщаясь теплом, выводят его посредством радиатора, который располагается спереди, в окружающую среду. Заметим, что отвод тепловой энергии жидкостью осуществляется гораздо продуктивнее, в сравнении с воздухом. Но для обеспечения продуктивного поглощения температурного роста внутри теплообменника всегда должен присутствовать ее оптимальный объем.

Перед началом работы помпы, подающей охлажденную жидкость, теплообменник понижает температуру воздушной массы, которая подается в коллектор. Однако при нагреве воды ей необходимо время для остывания. Впрочем, кроме явных достоинств водного радиатора, он имеет существенные недостатки, например, усложненная конструкция теплообменника. Поскольку для корректной работы элемента необходимо подсоединение «лишних» патрубков, помпы, радиатора и центрального БУ. Это называется двухконтурной моделью охлаждения, и она создает некоторые трудности в процессе работы и ремонта. Эти причины способствуют невысокой популярности интеркулеров такого вида. Хотя при невозможности по тем или иным причинам установки воздушного устройства, водный интеркулер буквально спасает, и его положительные характеристики становятся очевидными, к примеру, в силовом агрегате TSI.

Особенности установки и эксплуатации

Если вы решили установить интеркулер, следует грамотно избрать место его расположения, в противном случае, элемент не только не будет корректно охлаждать воздух, но и, напротив, будет способствовать их нагреву.

Специалистами рекомендуется ставить устройство перед основным радиатором – это позволит сделать процесс охлаждения намного более продуктивным. Бока лучше делать в виде металлического короба. Трубки, которые соединяют турбину с интеркулером, надо поменять на детали с большим сечением, так сводятся к минимуму потери давления. Для понижения тепловой нагрузки от двигателя, необходимо обеспечить дополнительное покрытие трубки лентой из алюминия.

Что касается ухода и эксплуатации, то из-за простоты конструкции интеркулер не нуждается в специальном уходе. В числе наиболее распространенных поломок выделим обрыв патрубков, реже самого теплообменника. К этому приводит высокое давление внутри системы. При возникновении данной неисправности мощность мотора резко понижается, а расход горючего возрастает. Дополнительное охлаждающее устройство необходимо регулярно промывать, так же как основной радиатор.

Мусор, попадающий в устройство и забивающий соты, приводит к значительному ухудшению работы интеркулера, но для чистки никогда не нужно применять технику повышенного давления, поскольку водяная струя может повредить стенки конструкции.

Идеальный интеркулер

Сбалансированность дополнительного радиатора обеспечивается следующими показателями:

1. Оптимальность внутреннего проходного диаметра. Именно диаметр ядра в теплообменнике отражается на том, какое объем давления утрачивается в процессе прохождения воздушных потоков. Рассчитать с точностью оптимальный диаметр нельзя, но можно предположить, каким он должен быть. Допустим, установка турбулизатора не позволит воздушным массам прижиматься к стенкам устройства и передавать ему тепло. Плотность турбулизатора влияет на улучшение теплообмена и снижение потерь потока.
2. Большое значение имеют габариты ядра. Чем короче каналы, по которым идут воздушные потоки, тем меньше будет проходной диаметр.
3. Площадка, окружающая воздушные массы, способствует снижению температур воздуха из наддува. Следовательно, чем меньше вес окружающих воздушных масс, тем ниже будут охлаждающие потенциалы устройства.
4. Обтекаемость формы ядра влияет на беспрепятственное перемещение воздуха по устройству, причем чем он тяжелее, тем меньшее его количество будет проходить сквозь радиатор, что отражается на эффективности охлаждения.
5. Параметры интеркулера улучшаются с помощью каналов, проводящих охлаждающие воздушные массы. По мнению специалистов, использование оптимального канала увеличивает КПД в теплообменнике на 15-20%.
6. Объем и скорость передвижения воздушного потока зависят от размеров и вида трубки.
7. Влияние на стабильную работу устройства оказывают секционные изгибы (переходы) и присутствие патрубков. К слову, каждый изгиб устройства – это увеличение вероятности потерь. А герметичность соединения патрубков нарушена, то потери давления при наддуве увеличиваются.

Плюсы и минусы использования дополнительного радиатора

Наверняка, сейчас вы разобрались что такое интеркулер и в чем его главное предназначение. Но остаются вопросы о целесообразности его установки. Поэтому нужно упомянуть о плюсах и минусах использования дополнительного охлаждающего устройства.

Эффективность использования

Сколь эффективна установка интеркулера в автомобиле? Без колебаний можно сказать, что эффективность работы охлаждающего устройства очевидна!

К примеру, охлаждение воздушных масс лишь на 10ºС увеличивает производительность силового агрегата приблизительно на 3-4%. При этом даже воздушный интеркулер охлаждает воздушные потоки ориентировочно на 50ºС, а, следовательно, прибавка мощности составляет 15%. Но рекордсменом признается водная система, обеспечивающая понижение температурного режима до 70ºС, а это – 21% к мощностям мотора.

Как видно, установка дополнительного охлаждающего устройства вполне обоснована. Но следует подчеркнуть, что их устанавливают исключительно на турбированные моторы, ведь обыкновенные моторы не имеют подобных объемов нагнетания воздушных масс в цилиндры и отсутствует излишнее нагревание.

Минусы дополнительного радиатора

Даже самый идеальный радиатор – не идеален! Вот и интеркулер имеет некоторые недостатки. Расскажем о них:

1. Снижение давления. Ясно, что воздушные массы, проходящие через большое количество труб, затрачивают часть собственной энергии на преодоление препятствий.
2. Масса. Что не говори, а это интеркулер имеет приличный вес — есть экземпляры, весящие до 20кг.
3. Водное устройство, требует дополнительного охлаждения. Кроме того, само устройство требует значительного внимания, поскольку при вытекании жидкости эффективность его работы падает в несколько раз.

Поломки охлаждающего устройства

Машина «дымит» либо уровень масла не отличается стабильностью. В данном случае необходимо внимательно осмотреть места протечек.

Масляные отложения на патрубках и их стыках. Однако, если масло проступает налётом или его очень мало, то бывает нормой – тут немаловажно учесть мощность мотора и пробег транспортного средства. Но когда масло течёт в момент отсоединения устройства, то есть подозрение на поломку турбокомпрессора. В этом случае требуется замена сажевого фильтра.

При протечке на стыке патрубка заменяется уплотнительная прокладка на нем. Если такое действие не дает результатов, то нужно обратиться в автосервисе, где опытные мастера помогут разобраться в проблеме. Главное, не следует затягивать с решением этой проблемы, поскольку силовой агрегат функционирует с потерями мощностей, что приводит к поломке турбокомпрессора.

Можно ли демонтировать охлаждающее устройство

И в заключение нужно сказать о возможности демонтажа дополнительного радиатора. В принципе, она существует, но подобные изменения не дают хороших результатов! Поскольку резко снижается производительность двигателя. Кроме того, система нагнетания воздушных потоков, находящаяся на силовом агрегате, не ориентирована на столь высокие температуры. А потому без работы интеркулера часто страдает.

Допустим, самый популярный вид автотюнинга – это именно установка дополнительного радиатора больших размеров и объемов. Это обеспечивает прохождение значительных объемов воздушных масс, а значит лучшее охлаждение. Еще многие автовладельцы ставят особые заборники воздуха на капоте авто, которыми направляются набегающие холодные потоки непосредственно на корпус охлаждающего устройства. Это в разы увеличивает теплоотдачу.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

достойный вопрос знатоку турбированных двигателей

Наверняка, некоторые из вас задавались вопросами: «интеркулер что это, что за приспособление? Для чего нужен интеркулер?» И сейчас мы рассмотрим этот узел.
Относится он к системе турбонаддува двигателей внутреннего сгорания

Интеркулер что это такое?

Прежде чем перейти к сути статьи и выяснить — интеркулер что это такое в автомобиле, давайте немного углубимся в теорию наддува, чтобы представлять себе полную картину процессов, происходящих в турбомоторах.

Как известно, нагнетание воздуха в силовой агрегат нам необходимо для того, чтобы увеличить объём топливно-воздушной смеси в цилиндрах, что приводит более бурному её сгоранию и выделению большего количества энергии.

В принципе, с этой задачей прекрасно справляются турбины и компрессоры, но есть один нюанс. Процесс наддува сопровождается сжатием воздуха, от чего он, вследствие неумолимых законов физики, разогревается (говорят, иногда до 200 градусов).

Горячий воздух не такой плотный, а значит и его давление в камерах сгорания будет не таким большим, как бы нам того хотелось. Что делать? Конечно же, охлаждать его.

Вот для чего нужен интеркулер – его задача как можно сильнее остудить разогретый до высоких температур воздушный поток.

Как охладить воздух?

Интеркулер что это за зверь такой, мы в общих чертах выяснили. Теперь рассмотрим практические способы понижения температуры горячей воздушной массы. На самом деле, инженеры не стали придумывать что-то особо заумное, решая, каким должен быть охладитель, и выполнили его в виде большого радиатора. Существует несколько разновидностей этого устройства:

• воздушного охлаждения;
• водяного охлаждения.

Первый тип, как можно понять из его названия, использует набегающий поток воздуха, чтобы остудить воздух, идущий от компрессора. Он наиболее распространённый в силу простоты конструкции, но, правда, к ней предъявляются специфические требования.

Например, радиатор интеркулера в этом случае должен иметь только прямые трубки-воздуховоды, которые, в свою очередь, приходится делать очень длинными, чтобы процесс охлаждения проходил эффективно. Из-за этого габариты устройства получаются довольно внушительными.

Менее требовательные к свободному пространству водяные интеркулеры. Остужает воздух в данном случае вода, циркулирующая по радиатору. Хотя такие конструкции довольно компактные и крайне эффективные, они более сложные в изготовлении и обслуживании, ведь нужно ещё обеспечить круговорот воды, а это дополнительные насосы, патрубки и прочие детали. В результате получаем высокую цену.

Плюшки от использования интеркулера

Итак, друзья, как Вы видите, оба варианта интеркулера имеют свои недостатки и достоинства, и с обоими инженерам приходится повозиться, чтобы установить в подкапотное пространство авто.

Но так ли полезны эти приспособления и что будет, если их и вовсе выбросить? Давайте прикинем в цифрах, для чего нужен интеркулер.

Оказывается, умные головы уже произвели необходимые расчёты и выяснили, что остужая воздух на 10 градусов, мы получаем прирост мощности двигателя на 3%. Учитывая, что хорошие экземпляры воздушных интеркулеров охлаждают на 50 градусов, а водяные – на 70, получаем очень даже привлекательные цифры – 15-21% производительности мотора.

Ну что ж, по всей видимости, использование такого радиатора вполне обосновано. Если всё же извлечь этот агрегат из-под капота авто, то ничего критического в работе двигателя не произойдёт, но какому автолюбителю захочется потерять заветных лошадок – понятное дело, такого никто в здравом уме не сделает.

Вот и всё, мои дорогие читатели, мы достаточно подробно просветились в этом вопросе: «Для чего нужен интеркулер?»

В следующей статье продолжим изучение элементов двигателей современных автомобилей. Следите за публикациями и подписывайтесь на рассылку!

типы устройства, принцип работы и установка на авто

С каждым годом дизельных автомобилей становится все больше и больше. И если несколько лет назад дизель встречался только на коммерческой технике, то сейчас легковые авто с тракторными движками – отнюдь не редкость. Причины на то есть, и вполне объективные. Такие авто расходуют вдвое меньше топлива при той же производительности. Но нужно понимать, что устройство дизельных двигателей несколько отличается. Так как почти все они идут с турбиной (а иначе существенно повысить производительность ДВС не получится), то обязательно будет присутствовать и интеркулер на дизеле. Что такое интеркулер, для чего он нужен? Ответы на эти и многие другие вопросы читайте далее в нашей статье.

Характеристика

Итак, что такое интеркулер в автомобиле на дизеле? Это промежуточный радиатор, который размещается в системе подачи воздуха в цилиндры ДВС. Для чего нужен интеркулер на дизеле? Главная задача данного элемента заключается в охлаждении воздуха. Стоит отметить, что устанавливается данный радиатор не только на дизельные автомобили. Также можно встретить их и на бензиновых авто, но это касается только спортивных экземпляров, что укомплектованы мощной турбиной. А установка интеркулера на дизель зачастую выполняется на заводе. Да, эти радиаторы несколько меньше, чем на авто с бензиновыми турбодвигателями, но и сам компрессор менее производительный.

Принцип работы

Мы знаем, что такое интеркулер в автомобиле на дизеле. Но каким образом получается с помощью него сделать воздух холоднее? Достигается эта задача очень просто. Принцип работы такой же, как у обычного радиатора системы охлаждения. За счет большой площади контакта с окружающей средой воздух быстро охлаждается подобно антифризу в СОД. Никаких дополнительных элементов для этого не нужно. Воздух самостоятельно проходит через внутренности интеркулера. Схема простая, дешевая и практичная. С таким приспособлением не стоит бояться каких-либо поломок. Единственное, что нужно следить за чистотой радиатора (об этом немного позже).

Почему такой элемент не встретить на атмосферных ДВС? В таких двигателях кислород поступает за счет разрежения во впускной системе (оно создается, когда поршень двигается вниз). На турбированных же воздух нагнетается принудительно крыльчаткой компрессора. Так как кислорода больше, а объем впускной системы маленький (не более чем на атмосферных ДВС), то он начинает сжиматься. Из законов физики мы знаем, что при сжимании воздух нагревается. Чем это вредно? Горячий воздух – враг ДВС. Он влияет на производительность мотора, также может случиться детонация. Чем холоднее воздух, тем лучше. Поэтому интеркулер и устанавливается на турбированные авто (зачастую его устанавливают за фильтром перед коллектором).

Устройство

Внешне данный элемент схож с обычным радиатором. Он также имеет множество пластин и ходов. Еще в устройстве имеются охлаждающие патрубки. Они делаются максимально длинными. Также важно, чтобы трубки были прямыми, иначе они могут загибаться, что приведет к потере давления. Дополнительно к патрубкам привариваются пластинки. Это нужно для более эффективной отдачи тепла. Обычно в качестве материала для радиатора выбирается алюминий или медь. У этих металлов максимальная теплопроводность. Устанавливается данный элемент, как мы уже сказали, между впускным коллектором и турбокомпрессором. Обычно его прячут под передним бампером. Иногда ставят возле основного радиатора охлаждения.

Типы

Существует несколько типов интеркулеров:

• Воздушный. Это наиболее популярный тип. В данном случае охлаждение производится путем набегающего воздушного потока, что образуется при движении авто на скорости.
• Жидкостный. В данной ситуации охлаждению способствует жидкость. Плюс системы заключается в том, что радиатор более компактный. Также жидкость лучше забирает тепло, чем воздух. Но в устройстве жидкостная система более сложная. Поэтому устанавливается намного реже.

Дает ли это результат?

Насколько эффективен интеркулер в турбированном автомобиле? Как показывает практика, данный элемент очень важный и эффективный. Охлаждение воздуха на 20 градусов дает шестипроцентный прирост мощности. А так как интеркулер способен охладить воздух сразу на 50-60 градусов, это увеличивает производительность мотора более чем на 15 %. Если говорить про жидкостные системы, они способны охладить воздух на 70-80 градусов. А это уже практически четверть общей мощности ДВС. Поэтому не зря устанавливается интеркулер на «Киа-Соренто» дизель, а также на другие турбированные авто. Это действительно приносит положительный результат.

Недостатки системы

Рассматривая, что такое интеркулер на дизеле, стоит отметить и его недостатки:

• Понижение давления. В любом случае воздух должен проходить не прямо, а через определенные магистрали и лабиринты. Поэтому часть энергии, что дает турбина, теряется.
• Масса. Вес некоторых радиаторов может доходить до 15 килограмм.
• Необходимость в наличии дополнительной охлаждающей жидкости (касается второго типа интеркулеров). Кроме того, нужно следить за герметичностью системы и всегда контролировать уровень. Если жидкость в системе отсутствует, эффективность интеркулера снижается в разы.

Можно ли закрывать интеркулер зимой на дизеле?

Некоторые владельцы интересуются, можно ли закрывать данный элемент и принесет ли это результат. Нужно сказать, что холодный воздух (даже отрицательной температуры) не вреден для двигателя. Но вреден конденсат, который может скапливаться из-за разницы температур. Что говорят относительно этого вопроса специалисты?

Закрывать радиатор есть смысл, когда температура окружающего воздуха ниже -25 градусов. Если же автомобиль используется по городу или по глубокому снегу, радиатор лучше оставлять открытым. Мотор напрягается сильнее, чем при езде по трассе, поэтому воздух должен охлаждаться обязательно. При комбинированном режиме (город-трасса) лучше закрывать радиатор наполовину.

Что касается езды по трассе, здесь лучше закрывать интеркулер (если температура воздуха ниже -25). Но ничего страшного не случится, говорят специалисты, если проигнорировать эту рекомендацию.

Можно ли убирать его?

Некоторые автовладельцы задумываются над тем, чтобы убрать данную конструкцию, основываясь на одном из недостатков (воздух проходит медленнее, что снижает эффективность турбины). Но специалисты не советуют идти на подобные меры. Увеличить мощность таким образом не получится. Более того, из-за горячего воздуха она, наоборот, существенно упадет. К тому же мотор и система впуска не рассчитаны на столь высокие температуры. Поэтому демонтаж интеркулера может только навредить.

Как повысить мощность?

Снимать интеркулер нельзя. Но что делать, если хочется увеличить производительность двигателя? Разумное решение – установка более объемного радиатора. Таким образом воздух будет проходить быстрее и при этом не менее качественно охлаждаться. Следующим шагом можно осуществить установку воздухозаборника на капоте. Часто подобную идею реализовывают владельцы «Субару».

Об эксплуатации

Важно не только знать, что такое интеркулер на дизеле, но и правильно обслуживать его. Главный враг – это грязь. Она препятствует нормальному теплообмену. Как результат, возникает горячий воздух во впуске и падение мощности. Следует чистить элемент не только снаружи, но и внутри. Как проверить интеркулер на дизеле на предмет загрязненности? Увы, получится сделать это только после его демонтажа. Сняв патрубки, мы увидим, есть ли внутри масло. Если турбина гонит масло, оно непременно окажется в интеркулере. Тогда нужно взять очиститель карбюратора и тщательно вымыть жирные следы. Чистый интеркулер – залог стабильной работы турбированного двигателя.

Заключение

Итак, мы рассмотрели, что такое интеркулер на дизеле. Как видите, это очень важный элемент в автомобилях с турбированными двигателями. Его нельзя снимать и при этом важно контролировать его чистоту. Только так система будет эффективной.

Введение в турбокомпрессоры: ответы на ваши вопросы

Турбокомпрессор — единственный наиболее важный компонент двигателя или дополнительное устройство для увеличения мощности двигателя внутреннего сгорания. Могут быть аргументы об обратном, но я делаю это заявление не без оснований. Чтобы полностью понять эту концепцию, важно взглянуть на двигатель очень фундаментально.

Этот технический совет взят из полной книги TURBO: НАСТОЯЩИЕ МИРОВЫЕ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ТУРБОКОМПЕНСАТОРА.Подробное руководство по этому вопросу вы можете найти по этой ссылке:

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ ОБ ЭТОЙ КНИГЕ

ПОДЕЛИТЬСЯ ЭТОЙ СТАТЬЕЙ: Пожалуйста, не стесняйтесь поделиться этой статьей на Facebook, на форумах или в любых клубах, в которых вы участвуете. Вы можете скопировать и вставить эту ссылку, чтобы поделиться: https://musclecardiy.com/performance/introduction -турбокомпрессоры-ответы на вопросы /

Двигатель — это прежде всего воздушный насос. Но его основная цель — устройство, которое преобразует сгорание различных видов топлива в механическую энергию, чтобы его можно было использовать конструктивным и контролируемым образом.Это преобразование тепловой энергии в механическую осуществляется несколькими простыми механизмами, содержащимися в двигателе. Особенности этой серии простых машин в двигателе различаются по конструкции и составляют различия между конкретными типами двигателей. Очевидно, что одни дизайны лучше других, но это отдельная проблема. Для двигателей без турбонаддува «дыхание» является проблемой. Это очевидно в рейтинге NHRA Pro Stock, гоночном классе, в котором запрещено использование турбин. Эти двигатели, возможно, являются лучшими по мощности среди всех двигателей, в которых не используется система принудительного впуска воздуха.Большинство продвинутых производителей двигателей согласны с тем фактом, что конструктивные особенности двигателя в пределах короткого блока относительно улучшения воздушного потока в основном исчерпаны. Для конкурентов Pro Stock секреты увеличения воздушного потока заключаются во впускном коллекторе и конструкции головки блока цилиндров. Именно здесь вся работа и технологии применяются в двигателях без наддува просто потому, что в этих двигателях отсутствует принудительный впуск воздуха.

Banks Twin Turbo Small Block Chevy, пожалуй, самый узнаваемый двигатель с двойным турбонаддувом в мире.(С любезного разрешения Gale Banks Engineering)

Тем не менее, основной аспект двигателя как воздушного насоса является ключом к развитию мощности. Чем больше воздуха может прокачать двигатель, тем большую мощность он может развить. Однако важно всегда помнить, что больше воздуха не дает лошадиных сил — больше топлива делает. Как правило, проблема не в том, чтобы залить в двигатель больше топлива; получить достаточно воздуха, чтобы сжечь это. Любая конструкция двигателя может производить больше мощности с добавлением турбонагнетателя, но только в пределах его способности справляться с нагрузками, связанными с производством дополнительной мощности.

Понимание того, как работает турбо-система

лошадиных сил вырабатываются только при сжигании топлива. Следовательно, чем больше сжигается топлива, тем больше вырабатывается лошадиных сил. Но топливо может эффективно сжигаться только в том случае, если оно сжигается в цилиндрах двигателя и для этого должно быть достаточно воздуха. Мы живем в атмосфере, которая на уровне моря содержит давление 14,7 фунтов на квадратный дюйм (psi). Это означает, что способность двигателя дышать ограничена вакуумом или всасыванием, создаваемым тактом впуска поршня двигателя, на который подается максимальное давление примерно 15 фунтов на квадратный дюйм.Таким образом, даже в самой чудесно эффективной конструкции двигателя может быть только максимальный перепад давления между атмосферой и впускным клапаном около 15 фунтов на квадратный дюйм абсолютного давления. А поскольку немногие из нас живут и ездят по пляжу, у нас даже меньше 15 фунтов на квадратный дюйм для работы. По мере подъема на высоту атмосферное давление падает.

Теперь идет турбонагнетатель. В самом простом определении турбокомпрессор — это устройство, которое нагнетает больше воздуха в двигатель. Абсолютное давление в 15 фунтов на квадратный дюйм теперь повышено до большего, и, таким образом, в цилиндры двигателя нагнетается больше воздуха.Теперь можно увеличить скорость подачи топлива и развить больше лошадиных сил. Во многих случаях турбокомпрессор может обеспечить достаточный дополнительный воздушный поток, так что двигатель того же размера может легко вырабатывать 100 процентов или больше лошадиных сил, чем в его безнаддувном или ненагруженном состоянии.

На этом рисунке показана простая система с одним турбонаддувом с промежуточным охлаждением. Давайте проследим за потоком всасываемого воздуха, чтобы увидеть, как он работает. (С любезного разрешения Honeywell Turbo Techn

Что такое турбомотор и как он работает?

Мы все слышали о турбодвигателях, но что вы знаете о том, как они работают? В этом руководстве мы рассмотрим все преимущества и недостатки турбонагнетателей, их преимущества и недостатки, а также их отличие от двигателей без наддува.

Что такое турбокомпрессор?

Турбокомпрессор — это компонент, состоящий из турбины и воздушного компрессора, который используется для перекачивания отработанных выхлопных газов двигателя. Он нагнетает больше воздуха в цилиндры, помогая двигателю развивать большую мощность.

Как они работают?

Турбины состоят из вала с турбинным колесом на одном конце и компрессорным колесом на другом. Они закрыты корпусом в форме улитки с впускным отверстием, в которое отработанные выхлопные газы попадают под высоким давлением. Когда воздух проходит через турбину, турбина вращается, и компрессор вращается вместе с ним, втягивая огромное количество воздуха, который сжимается и выходит из выпускного отверстия.

Трубка подает этот сжатый воздух обратно в цилиндры через промежуточный охладитель, который охлаждает воздух до того, как он достигнет цилиндров.Поскольку турбины работают на таких высоких скоростях (до 250 000 об / мин), они обычно имеют систему охлаждения масла, чтобы гарантировать, что они не будут слишком горячими. Большинство систем также содержат клапан, известный как «перепускной клапан», который используется для отвода избыточного газа от турбокомпрессора, когда двигатель производит слишком большой наддув, предотвращая повреждение турбины за счет ограничения ее скорости вращения.

Двигатели с турбонаддувом отличаются от стандартных двигателей тем, что в них используются отработанные выхлопные газы для втягивания большего количества воздуха во впускной клапан.В то время как двигатели без наддува полагаются на естественное давление воздуха для втягивания воздуха в двигатель, турбины ускоряют этот процесс, производя мощность более экономично.

Какие преимущества турбонаддува?

Турбокомпрессоры обладают рядом преимуществ, поэтому сейчас они так популярны в современных автомобилях. Здесь мы перечислим основные плюсы двигателя с турбонаддувом.

Турбины производят больше мощности в двигателе того же размера. Это потому, что каждый ход поршня создает большую мощность, чем в двигателях без наддува.Это означает, что теперь больше автомобилей оснащается двигателями меньшего размера с турбонаддувом, заменяя более крупные и менее экономичные агрегаты. Хорошим примером этого является решение Ford заменить стандартный 1,6-литровый бензиновый двигатель на 1-литровый двигатель с турбонаддувом, который он называет EcoBoost.

Поскольку турбокомпрессоры могут производить такую ​​же выходную мощность, что и более крупные безнаддувные двигатели, это открывает путь к использованию меньших, более легких и более экономичных двигателей. Теперь все современные дизельные автомобили оснащены турбонаддувом, что улучшает экономию топлива и снижает выбросы.

Даже на самых маленьких двигателях турбокомпрессоры создают больший крутящий момент, особенно в нижнем диапазоне оборотов. Это означает, что автомобили выигрывают от высоких динамических характеристик, которые отлично подходят для поездок по городу и помогают двигателю чувствовать себя более совершенным на более высоких скоростях на автомагистралях и дорогах А. На низких оборотах небольшие двигатели с турбонаддувом могут опередить автомобили, оснащенные более крупными двигателями без наддува, из-за крутящего момента, который они создают.

Поскольку воздух в двигателе с турбонаддувом фильтруется через большее количество труб и компонентов, шум на впуске и выхлопе снижается и улучшается, что обеспечивает более тихий и плавный шум двигателя — возможно, одно из самых неожиданных преимуществ двигатель с турбонаддувом.

И каковы недостатки?

Хотя турбины становятся все более популярными, у них есть некоторые подводные камни, которые мы перечислили ниже.

Турбокомпрессоры усложняют двигатель, поскольку под капотом находится целый ряд других компонентов, которые могут выйти из строя или привести к неисправности. Устранение этих проблем может быть дорогостоящим, а в случае выхода из строя они могут повлиять на другие компоненты.

Turbo Lag — это кратковременная задержка реакции после нажатия на дроссель, которая может произойти, когда двигатель не производит достаточно выхлопных газов для достаточно быстрого вращения впускной турбины турбины.На самом деле это происходит только тогда, когда автомобиль ведется агрессивно или при закрытом положении дроссельной заслонки. В высокопроизводительных автомобилях производители предотвращают турбонаддув, добавляя два турбокомпрессора разной геометрии, а не один большой с одной турбиной.

Достижение заявленных показателей эффективности двигателя с турбонаддувом требует тщательного управления дроссельной заслонкой, при котором педаль акселератора не нажимается слишком сильно. Когда турбонагнетатель находится в режиме «наддува», цилиндры сжигают топливо быстрее, что приводит к снижению эффективности.Водителям, переходящим от безнаддувного автомобиля к модели с турбонаддувом, возможно, потребуется скорректировать свой стиль вождения для поддержания высокой эффективности, особенно при первом выезде.

Откуда берутся турбокомпрессоры?

Первый турбокомпрессор был произведен в конце 19 ^-го -го века немецким инженером Готлибом Даймлером, но они не получили известности до окончания Первой мировой войны, когда производители самолетов начали добавлять их в самолеты для обеспечения мощности двигателей, работающих на более высоких скоростях. высоты, где воздух более разрежен.

Турбокомпрессоры не добавлялись в автомобильные двигатели до 1961 года, когда американский производитель Oldsmobile использовал простой турбонаддув для увеличения мощности двигателя V8 объемом 3,5 л. В 1984 году Saab разработал новую, более эффективную систему турбонаддува, и эта конструкция с небольшими поправками и модификациями остается самой популярной конфигурацией турбонагнетателя на сегодняшний день.

В Redex присадки для топливной системы улучшают характеристики дизельных и бензиновых двигателей с турбонаддувом и без наддува. Добавив Redex в каждый бак топлива, вы сможете повысить производительность и улучшить состояние двигателя.Для получения дополнительной информации посетите домашнюю страницу Redex .

Что такое турбокомпрессор? (с фотографиями)

Как малоизвестный факт, турбокомпрессор на самом деле является разновидностью нагнетателя. Первоначально турбокомпрессор назывался «турбокомпрессор». Очевидно, название было сокращено для удобства.

Турбокомпрессор предназначен для сжатия кислорода, поступающего в двигатель автомобиля, увеличивая количество поступающего кислорода и тем самым увеличивая выходную мощность. В отличие от нагнетателя с ременным приводом, о котором обычно думают, когда слышат слово «нагнетатель», турбокомпрессор приводится в действие собственными выхлопными газами автомобиля. Другими словами, турбокомпрессор забирает побочный продукт двигателя, который в противном случае был бы бесполезен, и использует его для увеличения мощности автомобиля.

Автомобили без турбонагнетателя или нагнетателя называются без наддува .В автомобилях без наддува воздух поступает в двигатель через воздушный фильтр; затем воздух проходит через счетчик, который контролирует и регулирует количество воздуха, поступающего в систему. Затем воздух подается в камеры сгорания двигателя вместе с контролируемым количеством топлива из карбюратора или топливных форсунок.

Однако в двигателе с турбонаддувом воздух сжимается, поэтому в камеру сгорания помещается больше кислорода, что резко увеличивает мощность горения двигателя.Турбокомпрессор состоит из двух основных частей: компрессора, который сжимает воздух на впуске; и турбина, которая забирает выхлопные газы и использует их для питания компрессора. Другой часто используемый термин в отношении турбонагнетателей — это boost , который относится к величине давления, которому подвергается воздух во впускном канале; Другими словами, чем сильнее сжат воздух, тем выше наддув.

Хотя увеличение мощности выгодно для автомобиля и, вероятно, доставляет удовольствие водителю, у турбонагнетателя есть свои недостатки.Прежде всего, двигатель с турбонаддувом должен иметь более низкую степень сжатия, чем двигатель без наддува. По этой причине нельзя просто установить турбокомпрессор на двигатель, предназначенный для обычного всасывания, без серьезного подрыва срока службы и производительности двигателя. Кроме того, более низкая степень сжатия означает, что двигатель будет работать менее эффективно при низкой мощности.

Еще одним серьезным недостатком турбонагнетателя является явление, известное как турбо-лаг .Поскольку турбокомпрессор работает на выхлопных газах, турбине требуется накопление выхлопных газов, прежде чем она сможет привести в действие компрессор; это означает, что двигатель должен набрать скорость, прежде чем турбокомпрессор сможет сработать. Кроме того, при сжатии всасываемый воздух становится горячее, что снижает его плотность и, следовательно, его эффективность в камере сгорания; радиатороподобное устройство, называемое промежуточным охладителем, часто используется для противодействия этому эффекту в двигателях с турбонаддувом.

Как работают турбокомпрессоры | HowStuffWorks

В некоторых двигателях используются два турбокомпрессора разных размеров. Меньший двигатель очень быстро набирает скорость, уменьшая задержку, в то время как больший берет на себя при более высоких оборотах двигателя, чтобы обеспечить больший наддув.

Когда воздух сжимается, он нагревается; а когда воздух нагревается, он расширяется. Таким образом, отчасти повышение давления от турбонагнетателя является результатом нагрева воздуха перед его поступлением в двигатель.Чтобы увеличить мощность двигателя, цель состоит в том, чтобы в цилиндр попало больше молекул воздуха, а не обязательно большее давление воздуха.

Объявление

Интеркулер или охладитель наддувочного воздуха — это дополнительный компонент, который выглядит как радиатор, за исключением того, что воздух проходит как внутри, так и снаружи промежуточного охладителя. Всасываемый воздух проходит через герметичные проходы внутри охладителя, а более холодный воздух снаружи обдувается через ребра вентилятором охлаждения двигателя.

Промежуточный охладитель дополнительно увеличивает мощность двигателя за счет охлаждения сжатого воздуха, выходящего из компрессора, прежде чем он попадет в двигатель. Это означает, что если турбокомпрессор работает с наддувом 7 фунтов на квадратный дюйм, система с промежуточным охлаждением будет подавать 7 фунтов на квадратный дюйм более холодного воздуха, который более плотный и содержит больше молекул воздуха, чем более теплый воздух.

Турбокомпрессор также помогает на больших высотах , где воздух менее плотный.Обычные двигатели будут испытывать пониженную мощность на больших высотах, потому что с каждым ходом поршня двигатель будет получать меньшую массу воздуха. Двигатель с турбонаддувом также может иметь пониженную мощность, но это снижение будет менее значительным, поскольку более разреженный воздух турбонагнетателю легче перекачивать.

Старые автомобили с карбюраторами автоматически увеличивают расход топлива, чтобы соответствовать увеличенному потоку воздуха, поступающего в цилиндры. Современные автомобили с впрыском топлива также сделают это в определенной степени.Система впрыска топлива полагается на кислородные датчики в выхлопе, чтобы определить, правильное ли соотношение воздуха и топлива, поэтому эти системы автоматически увеличивают поток топлива, если добавлен турбонаддув.

Если к автомобилю с впрыском топлива добавить турбонагнетатель со слишком большим наддувом, система может не обеспечить достаточного количества топлива — либо программное обеспечение, запрограммированное в контроллере, не позволит этого, либо насос и форсунки не смогут его подавать. В этом случае придется внести другие модификации, чтобы получить от турбокомпрессора максимальную пользу.

Для получения дополнительной информации о турбонагнетателях и связанных темах перейдите по ссылкам на следующей странице.

Как работают турбокомпрессоры? | Кто изобрел турбокомпрессоры?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 6 января 2020 г.

Совершенного изобретения не бывает: всегда можно сделать что-нибудь лучше, дешевле, более эффективный или более экологически чистый. Возьмите внутренний двигатель внутреннего сгорания. Вы можете подумать, что это замечательно, что машина приводимый в действие жидкостью может сбить вас с дороги или ускорить небо во много раз быстрее, чем вы могли бы путешествовать иначе.Но это всегда можно построить двигатель, который будет работать быстрее, дальше или потреблять меньше топливо. Один из способов улучшить двигатель — использовать турбокомпрессор —a пара вентиляторов, которые используют отработанную мощность выхлопных газов в задней части двигателя, чтобы втиснуть больше воздух впереди, доставляя больше энергии, чем в противном случае получить. Мы все слышали о турбинах, но как именно они работают? Давайте присмотритесь!

Фото: В типичном автомобильном турбокомпрессоре используется пара таких улиток вентиляторов.Тот, который вы видите здесь, — это Garrett GT2871R, который вот-вот будет установлен на двигатель Pontiac G8. Фото Райана Делкора любезно предоставлено ВМС США.

Что такое турбокомпрессор?

Фото: два вида безмасляного турбокомпрессора, разработанного НАСА. Фото любезно предоставлено Исследовательский центр НАСА Гленна (NASA-GRC).

Вы когда-нибудь видели, как мимо вас проезжают автомобили, из выхлопной трубы которых струится сажа? Очевидно, выхлопные газы вызывают загрязнение воздуха, но это намного меньше очевидно, что они одновременно тратят энергию.Выхлоп смесь горячих газов выкачивается на скорости и вся энергия содержит — тепло и движение (кинетическая энергия) — исчезает бесполезно в атмосферу. Было бы здорово, если бы двигатель Могли ли как-то использовать эту бесполезную энергию, чтобы машина ехала быстрее? Именно это и делает турбокомпрессор.

Автомобильные двигатели получают энергию за счет сжигания топлива в прочных металлических канистрах, называемых цилиндрами. Воздух входит каждый цилиндр смешивается с топливом и горит, чтобы произвести небольшой взрыв который выталкивает поршень, вращая валы и шестерни, которые вращают колеса автомобиля.Когда поршень возвращается внутрь, он нагнетает отработанный воздух. и топливная смесь выходит из цилиндра как выхлоп. Количество мощности Производительность автомобиля напрямую зависит от того, насколько быстро он сжигает топливо. В у вас больше цилиндров и чем они больше, тем больше топлива машина может гореть каждую секунду и (по крайней мере теоретически) тем быстрее можешь идти.

Один из способов ускорить движение автомобиля — это добавить больше цилиндров. Вот почему сверхбыстрые спортивные автомобили обычно имеют восемь и двенадцать цилиндров вместо четырех или шести цилиндры в обычном семейном автомобиле.Другой вариант — использовать турбонагнетатель, который нагнетает больше воздуха в цилиндры каждую секунду, они могут сжигать топливо быстрее. Турбокомпрессор — это простой, относительно дешевый, дополнительный немного комплекта, который может получить больше мощности от того же двигателя!

Как работает турбокомпрессор?

Если вы знаете, как работает реактивный двигатель, вы на полпути к пониманию турбокомпрессора автомобиля. А реактивный двигатель всасывает холодный воздух спереди, сжимает его в камеру где он горит топливом, а затем выбрасывает горячий воздух из спины.В качестве горячий воздух уходит, он с ревом проносится мимо турбины (что-то вроде очень компактная металлическая ветряная мельница), которая приводит в движение компрессор (воздушный насос) спереди двигателя. Это бит, который нагнетает воздух в двигатель, чтобы заставить топливо гореть должным образом. Турбокомпрессор на автомобиле применяет очень аналогичный принципу поршневого двигателя. Он использует выхлопные газы для водить турбину. Это вращает воздушный компрессор, который выталкивает дополнительный воздух. (и кислород) в цилиндры, позволяя им сжигать больше топлива каждый второй. Вот почему автомобиль с турбонаддувом может производить больше мощности (что это еще один способ сказать «больше энергии в секунду»).Нагнетатель (или «нагнетатель с механическим приводом», чтобы дать ему полное название) очень похож на турбокомпрессор, но вместо того, чтобы приводиться в действие выхлопными газами с помощью турбины, он питается от вращающегося коленчатого вала автомобиля. Обычно это недостаток: там, где турбокомпрессор питается от отходов энергии выхлопных газов, нагнетатель фактически крадет энергию от собственного источника энергии автомобиля (коленчатого вала), что обычно бесполезно.

Фото: Суть турбокомпрессора: два газовых вентилятора (турбина и компрессор), установленные на одном валу.Когда один поворачивается, другой тоже поворачивается. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром Гленна НАСА (NASA-GRC).

Как на практике работает турбонаддув? Турбокомпрессор представляет собой два маленьких вентилятора (также называемых крыльчатками). или бензонасосы), сидящие на одном металлическом валу, так что оба вращаются все вместе. Один из этих вентиляторов, названный турбиной , находится в выхлопная струя из цилиндров. Когда цилиндры выдувают горячий газ лопасти вентилятора, они вращаются, и вал, к которому они присоединены (технически называется узел вращения центральной ступицы или CHRA) также вращается.Второй вентилятор называется , компрессор и, поскольку он сидит на том же валу, что и турбина, он тоже вращается. Он установлен внутри воздухозаборника автомобиля и, вращаясь, притягивает воздух в автомобиль и нагнетает его в цилиндры.

Теперь здесь небольшая проблема. Если сжать газ, он станет горячее (вот почему велосипедный насос нагревается, когда вы начинаете накачивать шины). Горячее воздух менее плотный (поэтому теплый воздух поднимается над радиаторами) и меньше эффективны для сжигания топлива, поэтому было бы намного лучше, если бы воздух, поступающий из компрессора, был охлажден перед входом цилиндры.Для его охлаждения мощность компрессора проходит через над теплообменником, который удаляет дополнительное тепло и направляет его в другое место.

Как работает турбокомпрессор — подробнее

Основная идея заключается в том, что выхлоп приводит в движение турбину (красный вентилятор), которая напрямую подключен (и питает) компрессор (синий вентилятор), который нагнетает воздух в двигатель. Для простоты мы показываем только один цилиндр. Итак, вот как все это работает:

1. Холодный воздух поступает в воздухозаборник двигателя и направляется к компрессору.
2. Вентилятор компрессора помогает всасывать воздух.
3. Компрессор сжимает и нагревает поступающий воздух и снова его выдувает.
4. Горячий сжатый воздух от компрессора проходит через теплообменник, который охлаждает его.
5. Охлажденный сжатый воздух поступает в воздухозаборник цилиндра. Дополнительный кислород помогает сжигать топливо в цилиндре быстрее.
6. Поскольку цилиндр сжигает больше топлива, он быстрее вырабатывает энергию и может передавать больше мощности на колеса через поршень, валы и шестерни.
7. Отработанный газ из цилиндра выходит через выхлопное отверстие.
8. Горячие выхлопные газы, обдувающие турбинный вентилятор, заставляют его вращаться с высокой скоростью.
9. Вращающаяся турбина установлена ​​на том же валу, что и компрессор (показан здесь бледно-оранжевой линией). Итак, когда вращается турбина, вращается и компрессор.
10. Выхлопные газы покидают автомобиль, расходуя меньше энергии, чем в противном случае.

На практике компоненты можно было соединить примерно так.Турбина (красная справа) забирает отработанный воздух через впускное отверстие, приводя в действие компрессор (синий, слева), который забирает чистый наружный воздух и нагнетает его в двигатель. Эта конкретная конструкция имеет электрическую систему охлаждения (зеленую) между турбиной и компрессором.

Иллюстрация: Как турбина и компрессор связаны в турбонагнетателе с электрическим охлаждением. Из патента США № 7946118: Охлаждение турбонагнетателя с электрическим управлением Уиллом Хиппеном и др., Ecomotors International, выдано 24 мая 2011 г.Изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Откуда берется дополнительная мощность?

Турбокомпрессоры дают автомобилю больше мощности, но эта дополнительная мощность не поступать непосредственно из отработанных выхлопных газов — и это иногда сбивает людей с толку. С турбокомпрессором мы используем часть энергии выхлопных газов для привода компрессора, что позволяет двигателю сжигать больше топлива каждую секунду. Это дополнительное топливо — вот где дополнительная мощность автомобиля происходит от. Все выхлопные газы питают турбокомпрессор и, поскольку турбокомпрессор не подключен к коленчатому валу или колесам автомобиля, он не прямо добавляет мощности автомобилю любым способом.Это просто включение один и тот же двигатель для более быстрого сжигания топлива, что делает его более мощным.

Сколько дополнительной мощности вы можете получить?

Если турбокомпрессор дает двигателю большую мощность, более крупный и лучший турбокомпрессор даст это даже больше мощности. Теоретически вы можете продолжать улучшать свой турбокомпрессор. чтобы сделать ваш двигатель все более мощным, но в конечном итоге вы достигнете предела. Цилиндры такие большие, и топлива, которое они могут сжечь, так много. Через впускное отверстие определенного размера вы можете втянуть в них столько воздуха, сколько выхлопных газов, что ограничивает энергию, которую вы можете использовать для привода турбокомпрессора.Другими словами, в игру вступают и другие ограничивающие факторы, которые необходимо учитывать. аккаунт тоже; нельзя просто турбонаддувом проложить себе путь до бесконечности!

Преимущества и недостатки турбокомпрессоров

Вы можете использовать турбокомпрессоры как с бензиновыми, так и с дизельными двигателями и более или менее на любых вид транспортного средства (легковой автомобиль, грузовик, корабль или автобус). Основное преимущество использования турбонагнетателя заключается в увеличении выходной мощности. для двигателя того же размера (каждый ход поршня в каждом цилиндре генерирует большую мощность, чем в противном случае).Тем не менее, большая мощность означает больше энергии, выход в секунду, и закон сохранения энергии говорит нам, что вы должны вкладывать больше энергии, поэтому вы должны соответственно сжигать больше топлива. Теоретически это означает, что двигатель с турбонагнетателем не более экономичен, чем двигатель без него. Однако на практике двигатель, оснащенный турбонагнетателем, намного меньше и легче двигателя, производящего такую ​​же мощность без турбонагнетателя, поэтому автомобиль с турбонагнетателем может обеспечить лучшую экономию топлива в этом отношении.Производители теперь часто могут обойтись без установки гораздо меньшего двигателя на тот же автомобиль (например, V6 с турбонаддувом вместо V8 или четырехцилиндрового двигателя с турбонаддувом вместо V6). И именно здесь автомобили с турбонаддувом получают свое преимущество: при хорошей работе они могут сэкономить до 10 процентов вашего топлива. Поскольку они сжигают топливо с большим количеством кислорода, они, как правило, сжигают его более тщательно и чисто, вызывая меньшее загрязнение воздуха.

« Большинство отраслевых экспертов ожидают, что к 2027 году более половины автомобилей, проданных в США, будут оснащаться одним двигателем. ”

The New York Times, 2018

Большая мощность при том же размере двигателя — это прекрасно, так почему же не все двигатели имеют турбонаддув? Одна из причин заключается в том, что преимущества экономии топлива, обещанные ранними турбокомпрессорами, не всегда оказывались столь впечатляющими, как утверждали производители (стремящиеся воспользоваться любым маркетинговым преимуществом над своими конкурентами). Одно исследование, проведенное в 2013 году Consumer Reports, показало, что небольшие двигатели с турбонаддувом дают значительно худшую экономию топлива, чем их «безнаддувные» (обычные) аналоги, и пришел к выводу: «Не принимайте эко-хвастовство двигателей с турбонаддувом за чистую монету.Есть более эффективные способы экономии топлива, включая гибриды, дизели и другие передовые технологии ». Надежность тоже часто была проблемой: турбокомпрессоры добавляют еще один уровень механической сложности к обычному двигателю — короче говоря, есть еще немало вещей, которые нужно пойти не так. Это может сделать обслуживание турбин значительно дороже. По определению, турбонаддув — это получение большего от той же базовой конструкции двигателя, и многие компоненты двигателя должны испытывать более высокие давления и температуры, что может привести к более быстрому выходу деталей из строя; вот почему, вообще говоря, двигатели с турбонаддувом не работают так долго.Даже вождение с турбонаддувом может отличаться: поскольку турбокомпрессор приводится в действие выхлопными газами, часто наблюдается значительная задержка («турбо-задержка») между тем, когда вы нажимаете ногу на акселератор, и моментом включения турбонагнетателя, и это может привести к турбо машины очень разные (а иногда и очень хитрые) в управлении. В последние несколько лет ведущие производители, такие как Garrett и BorgWarner, активно разрабатывают частично или полностью электрические турбокомпрессоры для решения этой проблемы; Предложение Гарретта называется E-Turbo, а предложение Борга — eBooster®.

Кто изобрел турбокомпрессор?

Кому мы благодарим за турбокомпрессоры? Альфред Дж. Бюхи (1879–1959), автомобильный инженер, работавший в двигательной компании Gebrüder Sulzer в Винтертуре, Швейцария. Как и в случае с турбонагнетателем, который я проиллюстрировал выше, в его первоначальной конструкции использовался приводной от выхлопа вал турбины для питания компрессора, который нагнетал больше воздуха в цилиндры двигателя. Первоначально он разработал турбокомпрессор за годы до Первой мировой войны и запатентовал его в Германии в 1905 году, но продолжал работать над улучшенными конструкциями до своей смерти четыре десятилетия спустя.

Бючи была не единственной важной фигурой в истории. Несколькими годами ранее сэр Дугалд Кларк (1854–1932), шотландский изобретатель двухтактного двигателя, экспериментировал с разделением ступеней сжатия и расширения внутреннего сгорания с помощью двух отдельных цилиндров. Это немного похоже на наддув, увеличивая как поток воздуха в цилиндр, так и количество топлива, которое можно сжечь. Другие инженеры, включая Луи Рено, Готлиба Даймлера и Ли Чедвик также успешно экспериментировал с системами наддува.

Изображение: один из проектов турбокомпрессора Альфреда Бючи конца 1920-х годов (патент был подан в 1927 году и выдан в апреле 1934 года). Я раскрасил его, чтобы вы могли быстро разобраться в этом. Вы можете увидеть один цилиндр (желтый) и поршень, кривошип и шатун (красный) слева. Выхлопные газы из цилиндра проходят через трубу (зеленую), которая приводит в движение турбину. Он подключен к оранжевому «нагнетателю» (компрессору) и охладителю (синий ящик), который нагнетает воздух в цилиндр через синюю трубу.Есть множество других сложных деталей, но я не буду вдаваться во все детали; Если вам интересно, взгляните на патент США № 1,955,620: Двигатель внутреннего сгорания (обслуживается через Google Patents). Изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Узнать больше

На этом сайте

Книги для старших читателей

Книги для юных читателей

• Car Science Ричард Хаммонд.Дорлинг Киндерсли, 2007. Объясняет, почему ваша машина работает (возраст 9–12 лет).

Статьи

• Garrett E-Turbo обещает большую мощность, лучшую эффективность и меньшее отставание от Аарона Терпена, New Atlas, 20 октября 2019 года. История новых электрических турбин Гарретта.
• «Прыжки с турбонаддувом с гоночной трассы на Кюль-де-Сак», автор Стивен Уильямс. The New York Times, 25 октября 2018 года. Как турбокомпрессоры стали неотъемлемой частью двигателя современного автомобиля.
• Маленький вентилятор, решающий самую большую проблему турбокомпрессора. Автор Алекс Дэвис.Wired, 24 августа 2017 г. Краткий обзор eBooster от BorgWarner.
• Как сделать турбодвигатели более эффективными? «Просто добавь воды» Ник Чап. The New York Times, 29 сентября 2016 г. Компания Bosch возрождает идею распыления воды на цилиндры с турбонаддувом, чтобы они работали более прохладно и менее беспорядочно.
• Автопроизводители считают, что турбины — мощный путь к экономии топлива Лоуренс Ульрих. The New York Times, 26 февраля 2015 г. Почему такие производители, как Ford и BMW, активно продвигают двигатели с турбонаддувом.
• 50 лет назад Джим Коскс сделал турбонагнетатель революционной технологией. The New York Times, 19 декабря 2014 года. Как первые турбокомпрессоры в конечном итоге преодолели свои первые проблемы.
• Чак Скватриглиа, «Если вы не водите турбо», то скоро будете. Wired, 24 сентября 2010 г. Ожидается, что к 2015 году количество автомобилей с установленными турбокомпрессорами увеличится вдвое, поскольку производители ищут новые способы повышения производительности от двигателей меньшего размера.
• Turbo приветствует экологический сертификат Йорна Мадслиена.BBC News, 11 октября 2009 г. Турбины заставляют автомобили двигаться быстрее; они также могут сделать их «экологичнее» за счет снижения расхода топлива.

Патенты

Если вы ищете подробные технические описания того, как все работает, патенты — хорошее место для начала. Вот Вот несколько недавних патентов на турбокомпрессоры, которые стоит проверить:

• Патент США № 1,955,620: Двигатель внутреннего сгорания, выданный Альфредом Дж. Бючи, выдан 17 апреля 1934 г. Первый турбомотор, разработанный самим изобретателем турбонагнетателей.
Патент США №
• №2,309,968: Управление турбокомпрессором и метод, выданный Ричардом Дж. Ллойдом, Корпорация Гарретт, выдан 1 февраля 1977 г. Основное внимание уделяется системе управления турбокомпрессором, которая эффективно работает при различных оборотах двигателя.
• Патент США № 4083188: Система турбонагнетателя двигателя, выданная Emerson Kumm, The Garrett Corporation, 11 апреля 1978 года. Современный турбонагнетатель для дизельного двигателя с низкой степенью сжатия.
• Патент США № 7,946,118: Охлаждение турбонагнетателя с электрическим управлением Уиллом Хиппеном и др., Ecomotors International, выдан 24 мая 2011 г.Новый метод охлаждения турбокомпрессора.

6 различных типов турбонагнетателей и преимущества каждой установки

В чем разница между одинарными, двойными, двойными спиральными компрессорами, турбокомпрессорами с изменяемой геометрией или даже электрическими? В чем преимущества каждой установки?

Мир турбонаддува отличается разнообразием компоновок двигателей.Давайте посмотрим на разные стили:

1. Однотурбо
2. Твин-турбо
3. Twin-Scroll Turbo
4. Турбо с изменяемой геометрией
5. Регулируемый Twin Scroll Turbo
6. Электрический турбо

1. Однотурбинный

Одни только турбонагнетатели обладают безграничной вариативностью.Различие в размере крыльчатки компрессора и турбины приведет к совершенно разным характеристикам крутящего момента. Большие турбины обеспечат высокую максимальную мощность, но меньшие турбины обеспечат лучшее ворчание на низких частотах, поскольку они быстрее вращаются. Есть также одиночные турбины на шарикоподшипниках и опорных подшипниках. Шарикоподшипники обеспечивают меньшее трение для вращения компрессора и турбины, поэтому их наматывают быстрее (что увеличивает стоимость).

Преимущества

• Экономичный способ увеличения мощности и КПД двигателя.
• Простой и, как правило, самый простой в установке вариант турбонаддува.
• Позволяет использовать двигатели меньшего размера для выработки такой же мощности, как и более крупные безнаддувные двигатели, что часто позволяет снизить вес.

Недостатки

• Одиночные турбины обычно имеют довольно узкий эффективный диапазон оборотов. Это затрудняет определение размеров, так как вам придется выбирать между хорошим крутящим моментом на низких оборотах или лучшей мощностью на высоких оборотах.
• Турбо-отклик может быть не таким быстрым, как альтернативные настройки турбо.

2. Твин-турбо

Как и одиночный турбонагнетатель, при использовании двух турбонагнетателей существует множество возможностей.У вас может быть один турбокомпрессор для каждого ряда цилиндров (V6, V8 и т. Д.). В качестве альтернативы можно использовать один турбонагнетатель для низких оборотов и байпас к более крупному турбокомпрессору для высоких оборотов (I4, I6 и т. Д.). У вас может быть даже две турбины одинакового размера, одна из которых используется на низких оборотах, а обе — на более высоких. На BMW X5 M и X6 M используются турбины с двумя улитками, по одной с каждой стороны от V8.

Преимущества

• Для параллельных сдвоенных турбин на V-образных двигателях преимущества (и недостатки) очень похожи на установки с одним турбонаддувом.
• Для последовательных турбин или использования одного турбонагнетателя на низких оборотах и ​​обоих на высоких оборотах, это позволяет получить гораздо более широкую и пологую кривую крутящего момента. Лучше крутящий момент на низких оборотах, но мощность не снижается на высоких оборотах, как у небольшого турбонаддува.

Недостатки

• Стоимость и сложность, так как количество компонентов турбонагнетателя почти вдвое больше.
• Существуют более легкие и более эффективные способы достижения аналогичных результатов (как описано ниже).

3. Twin-Scroll Turbo

Турбокомпрессоры с двойной спиралью почти во всех отношениях лучше, чем турбокомпрессоры с одной спиралью.Используя две прокрутки, импульсы выхлопа разделяются. Например, на четырехцилиндровых двигателях (порядок включения 1-3-4-2) цилиндры 1 и 4 могут питаться одной спиралью турбонаддува, а цилиндры 2 и 3 — отдельной спиралью. Почему это выгодно? Допустим, цилиндр 1 заканчивает рабочий ход, когда поршень приближается к нижней мертвой точке, и выпускной клапан начинает открываться. В то время как это происходит, цилиндр 2 заканчивает такт выпуска, закрывая выпускной клапан и открывая впускной клапан, но есть некоторое перекрытие.В традиционном турбонагнетателе с одной спиралью давление выхлопных газов из цилиндра 1 будет мешать притоку свежего воздуха в цилиндр 2, поскольку оба выпускных клапана временно открыты, уменьшая давление, достигающее турбонагнетателя, и влияя на то, сколько воздуха в цилиндр 2 втягивает. Разделением свитков эта проблема устраняется.

Преимущества

• В выхлопную турбину направляется больше энергии, а значит, больше мощности.
• Более широкий диапазон эффективных оборотов наддува возможен на основе различных конструкций спиралей.
• Возможно большее перекрытие клапанов без затруднения продувки выхлопных газов, что означает большую гибкость настройки.

Недостатки

• Требуется особая компоновка двигателя и конструкция выхлопа (например: I4 и V8, где 2 цилиндра могут подаваться на каждую спираль турбонаддува с равными интервалами).
• Стоимость и сложность по сравнению с традиционными одинарными турбинами.

4. Турбокомпрессор с изменяемой геометрией (VGT)

Возможно, одна из самых исключительных форм турбонаддува, VGT ограничено в производстве (хотя довольно часто встречается в дизельных двигателях) из-за стоимости и экзотических требований к материалам.Внутренние лопатки внутри турбонагнетателя изменяют отношение площади к радиусу (A / R), чтобы соответствовать частоте вращения. При низких оборотах используется низкое соотношение A / R для увеличения скорости выхлопных газов и быстрого раскрутки турбокомпрессора. По мере увеличения оборотов соотношение A / R увеличивается, чтобы обеспечить увеличенный воздушный поток. В результате получается низкая турбо-задержка, низкий порог наддува и широкий и плавный диапазон крутящего момента.

Преимущества

• Широкая плоская кривая крутящего момента. Эффективный турбонаддув в очень широком диапазоне оборотов.
• Требуется только один турбо, что упрощает настройку последовательного турбо до чего-то более компактного.

Недостатки

• Обычно используется только в дизельных двигателях, где выхлопные газы ниже, поэтому лопатки не будут повреждены теплом.
• Что касается бензина, то стоимость обычно обходится стороной, поскольку для обеспечения надежности приходится использовать экзотические металлы. Эта технология использовалась на Porsche 997, хотя бензиновых двигателей VGT существует очень мало из-за связанных с этим затрат.

5. Регулируемый турбокомпрессор Twin-Scroll

Может быть, это решение, которого мы ждали? Во время участия в SEMA 2015 я остановился у стенда BorgWarner, чтобы ознакомиться с последними новинками в области турбонаддува. Среди концепций — переменный турбонаддув с двойной прокруткой, как описано в видео выше.

Преимущества

• Значительно дешевле (теоретически), чем VGT, что делает приемлемый вариант для бензинового турбонаддува.
• Обеспечивает широкую плоскую кривую крутящего момента.
• Более прочная конструкция по сравнению с VGT, в зависимости от выбора материала.

Недостатки

• Стоимость и сложность по сравнению с использованием одинарного турбо или традиционного двойного прокрутки.
• Эта технология использовалась и раньше (например, быстродействующий золотниковый клапан), но, похоже, она не прижилась в производственном мире.Вероятно, есть дополнительные проблемы с технологией.

6. Электротурбокомпрессоры

Использование мощного электродвигателя устраняет почти все недостатки турбонагнетателя.Турбо лаг? Ушел. Не хватает выхлопных газов? Нет проблем. Турбо не может обеспечить крутящий момент на низком уровне? Теперь это возможно! Возможно, следующий этап современного турбонаддува, несомненно, есть и недостатки электрического тракта.

Преимущества

• Непосредственно подключив электродвигатель к крыльчатке компрессора, можно практически исключить турбо-задержку и недостаточное количество выхлопных газов, при необходимости раскрутив компрессор с помощью электроэнергии.
• Подключив электродвигатель к выхлопной турбине, можно восстановить потерянную энергию (как это сделано в Формуле 1).
• Очень широкий эффективный диапазон оборотов при равномерном крутящем моменте.

Недостатки

• Стоимость и сложность, поскольку теперь вы должны учитывать электродвигатель и следить за тем, чтобы он оставался холодным, чтобы предотвратить проблемы с надежностью. То же касается и добавленных контроллеров.
• Упаковка и вес становятся проблемой, особенно с добавлением батареи на борту, которая будет необходима для обеспечения достаточной мощности турбонагнетателя при необходимости.
• VGT или двойные прокрутки могут предложить очень похожие преимущества (хотя и не на том же уровне) при значительно более низкой стоимости.

Интеркулер, что это Установка и работа. Интеркулер на Ниссан и Мерседес

2 Причины попадания масла в интеркулер и варианты устранения неисправности

Если турбина кидает определенное количество масла в интеркулер, значит, в системе есть проблема, однако насколько она серьезна, можно понять только после визуального осмотра деталей турбины и других составляющих. Турбина может кидать масло на охладитель по причине неисправного маслопровода, который располагается между турбиной и картером двигателя. Маслопровод представляет собой сливной патрубок, который при визуальном осмотре не должен содержать следов повреждения, быть пережатым и т.д.

В противном случае возникает повышенное давление в системе, при котором масло гонит через уплотнительные кольца в интеркулер. Сам промежуточный радиатор охлаждения может иметь микротрещины по корпусу, которые устраняются только посредством сварки, никакие герметики и другие материалы не помогут устранить проблему из-за высокого давления в системе (до 5 атмосфер).

Маслопровод изготавливается из жесткого материала, однако с течением времени он может подвергаться деформации. Иногда для исправления проблемы (если турбина кидает не много масла) достаточно выровнять положение трубы, заменить уплотнители или всю деталь в сборе. Еще одна причина, по которой масло может оказываться в интеркулере –  это выход из строя воздухоотвода, в котором могут образовываться нежелательные отверстия. Масляный фильтр также может стать причиной наличия масла в системе радиатора-интеркулера, фильтр необходимо своевременно менять. Часто проблема попадания масла решается как раз-таки прочисткой воздухоотвода и заменой фильтра на новый.

Если при диагностике системы масло в интеркулере появляется в результате превышения уровня масла в картере мотора, значит нарушена вентиляция картера, а значит, проблема и ее решение будет более серьезными и энергозатратными. Если масло кидает в интеркулер по этой причине, то, скорее всего, нарушена герметичность или деформированы уплотнительные кольца цилиндров и поршней. В результате отработанные выхлопы попадают внутрь картера и выдавливают оттуда масло в интеркулер. В этом случае выходом может стать только капитальный ремонт мотора с заменой колец, поршней, сливной трубы, уплотнителей системы и т.д.

Позитивные и негативные стороны

Одним из главных качеств, которыми наделен охлаждающий воздух блок, является предупреждение преждевременного износа деталей силовой установки. Также благодаря его работе повышаются у автомобиля эксплуатационные характеристики.

Специалисты подсчитали, что когда происходит снижение температуры воздуха, проникающего в турбину на 3%, то это обеспечивает увеличение производительности ДВС на 2,5 %. К сожалению, зависимость оказывается не прямо пропорциональная, поэтому понижение температуры на 70% не дает улучшение эффекта на такую же величину. Результат во многом зависит от мощностных параметров мотора и габаритов охладителя.

Чтобы понять, что такое интеркулер в автомобиле, и какая от него польза, необходимо знать, что с его помощью удается выжать из двигателя дополнительные 20-25%. Для получения более весомых результатов потребуется монтаж распылителя воды, который обойдется в немалую сумму.

Не стоит забывать об отрицательных характеристиках узла:

• Установленный воздушный охладитель способствует снижению давления в ДВС. Данный фактор связан с тем, что воздуху приходится двигаться по удлиненным патрубкам, что приводит к потере части его энергии.
• В среднем системы подобного типа весят около 25 кг. Вес установки зависит от размеров применяемых в конструкции пластин. Также на массу оказывает влияние габариты патрубков и иные элементы.
• Возникают протечки. Наиболее проблемными для герметичности являются стыки.

Накладывает свой отпечаток тип устройства. Водные конструкции для полноценного функционирования нуждаются в обеспечении охлаждающей жидкостью. Периодическая замена ее и регулярное обслуживание требует дополнительных затрат.

3 Очистка детали дизельного двигателя своими руками

Даже если на первом этапе вы определили причину попадания масла в охладительный механизм и частично устранили ее – это не гарантирует нормальную работу системы без чистки интеркулера. Если этого не сделать, масло постепенно будет смешиваться с воздухом, который проходит через охладитель, и загрязнять топливную смесь, что приведет к ухудшению мощности, увеличению расхода и другим неприятным последствиям. Самым “тяжелым” из них может стать перегрев двигателя в результате воспламенения большого количества масла, особенно это актуально в летнее время года для дизельных двигателей.

Очистка интеркулера происходит с помощью специальной автохимии после полного демонтажа детали из системы двигателя авто. На большинстве автомобилей стоит интеркулер системы “воздух-воздух”. Снять его, как правило, не составляет труда. Достаточно ознакомиться с инструкцией по эксплуатации автомобиля, открутить несколько болтов, снять хомуты и извлечь устройство из системы. Делать это необходимо на полностью остывшем автомобиле с выключенной системой зажигания.

Что касается жидкостных радиаторов охлаждения, то снятие в данном случае представляет собой более трудоемкий процесс, который на некоторых моделях авто потребует наличия специальных инструментов. В любом случае каждая модель автомобиля имеет свои особенности, но чистка интеркулера –  это обязательная процедура не только, если в нем обнаружено масло, так как он в процессе эксплуатации собирает и другую грязь, пыль, отложения и т.д. Поэтому чистка – это эффективный способ профилактики сбоев в работе турбины и других составляющих системы.

Чистить автомобильный интеркулер рекомендуется именно автомобильной химией, не стоит применять бензин, уайт-спирит и другие растворители, так как большинство современных деталей охлаждения содержат материалы, способные повредиться под действием этих веществ. Мыть деталь лучше всего под давлением в несколько заходов, при этом финальным штрихом является промывка простой водой с помощью Керхера или другой ручной мойки с возможностью регулировки давления.

Самое главное, помните, что причин, почему масло попадает в систему интеркулера, может быть огромное количество, визуально определить можно только малую часть, в остальных случаях необходимо специальное оборудование и хороший специалист.

1 Принцип работы интеркулера в системе дизельного двигателя

Сегодня в борьбе за экологичность инженеры ведущих компаний производителей автомобилей стараются максимально увеличить мощность при минимальных затратах. Что же представляет собой данное устройство в системе турбонаддува? Воздух в турбированной системе проходит через нагнетатель и нагревается до высоких температур, что ведет к неравномерному расширению топливно-воздушной смеси и, как следствие, к неполному ее сгоранию.

В результате стремительно уменьшается мощность дизельного двигателя, и увеличивается расход топлива. Интеркулер – это промежуточный охладитель (радиатор), который устанавливается после турбины и служит для охлаждения воздуха, который проходит в камеру для смешения и сгорания вместе с топливом. Таким образом, интеркулер обеспечивает дизельному двигателю:

• повышение мощности,
• ограничение количества вредных выбросов в атмосферу,
• уменьшение среднего расхода топлива и повышение оборотистости двигателя.

Сегодня интеркулер устанавливается не только на дизели, но и на бензиновые моторы, особенно это практикуют различные тюнинг-ателье.  Все интеркулеры на автомобилях делятся на два типа:

• воздух-воздух. В данном случае воздух под давлением проходит через специальные соты (наподобие радиатора),
• воздух-вода. Поток проходит через резервуар с холодной водой. Этот тип требует также установки водяного насоса и блока управления.

Разновидности конструкций

В разных автомобилях встречаются водяные или воздушные типы интеркулеров. Для каждого типа есть свои плюсы и минусы. При необходимости автомобилисты могут подобрать оптимальный вариант своему транспортному средству.

Воздушный тип

Данный вариант является наиболее востребованным и популярным как у собственников бензиновых авто, так и у владельцев дизельных машин. Достоинством является простота конструкции, в которую входят патрубки и пластинки. Максимальный эффект удается от нее добиться на грузовиках или внедорожниках.

Блок монтируется чаще всего над двигателем, непосредственно позади бампера или в боковом крыле. Это обеспечивает максимальный обдув и высокую эффективность.

Если имеется возможность выбора, то рекомендуем отдавать предпочтение трубкам с конической формой. Пластины должны быть с максимальной площадью.

Водный тип

Принцип работы интеркулера водяного типа позволяет опускать температуру на 70%. Это дает эффект даже от бюджетных моделей до 20 % для мощности двигателя.

Дорогие модели имеют в конструкции систему охлаждения, в которой участвуют более эффективные вещества:

• жидкий азот;
• тосол;
• антифриз.

В подобных случаях удается добиться удвоения теплоотдачи, при сравнении с традиционными методами. Обладатели премиальных спорткаров предпочитают заказывать персональные интеркулеры. Часто в них участвует в охлаждении лед и какие-то спецжидкости.

Недостаток подобных изделий заключается в сложности и громоздкости конструкции. Она также наделена большим количеством датчиков, электроприборов и прочим оборудованием. Обслуживание и ремонт требует не только знаний, но и больших средств.

Необходимость в дополнительном охлаждении

Характерной чертой автомобилей с турбонаддувом является значительное сжатие воздуха. Параллельно происходит повышение температуры этой смеси и снижение плотности. При таком подходе в камеры сгорания проникает недостаточный объем воздушных масс за единицу времени. Как следствие – потеря мощности.

Соответственно понять, для чего нужен интеркулер на турбированном движке, не так уж сложно. Конструкторы установили этот узел, чтобы уплотнить воздух, остудив его. В отличие от радиатора он оказывает непосредственное влияние не на температуру жидкости, а на воздух.

Так как работает интеркулер с большим количеством патрубков и пластин, то внутреннее их пространство должно быть максимально прямым и удлиненным. Лишние изгибы способствуют нежелательному нагнетанию воздуха в преломлениях. Улучшить теплоотдачу помогают дополнительные наружные ребра, изготовленные из меди или алюминия.

Правильная локализация обеспечивает быстрый захват прохладного встречного воздуха. За счет особенностей конструкции и расположения агрегату удается остудить около ¾ проникающего в него объема воздуха.

Монтаж охладителя можно провести и для нетурбированных автомобилей. Однако это не даст действенного эффекта, так как в такие двигатели требуется несжатый воздух.

Интеркулер принцип работы

Автор admin На чтение 3 мин. Просмотров 3.6k.

Задачи, которые приходится решать производителям современных автомобилей, достаточно обширны. Многие из них затрагивают вопросы экологии и мощности ДВС. Зачастую они оказываются связанными, так полное сгорание топлива, дает повышение мощности и улучшение экологических показателей мотора. Если более внимательно посмотреть на то, как используется дизель в конструкции авто, то выяснится, что справиться с затронутыми проблемами ему помогает интеркулер.

Интеркулер, для чего он нужен?

Повышение мощности ДВС решается довольно-таки просто – необходимо обеспечить в цилиндрах двигателя оптимальные условия для сгорания топлива. Однако подобная задача только на первый взгляд кажется простой. Для подачи дополнительного кислорода в мотор используется специальное устройство – турбина, которая сжимает атмосферный воздух, и в таком виде он поступает в ДВС. Чаще всего подобными изделиями оснащается дизель.

Следствием того, что атмосферный воздух сжимается, происходит увеличение его плотности, что обеспечит поступление в мотор большего количество кислорода. Однако по законам физики, при сжатии газа происходит повышение температуры, а подача в дизель горячего воздуха – один из возможных вариантов быстрого его разрушения. Поэтому для снижения температуры сжатого воздуха используется такое устройство, как интеркулер.

Как работает интеркулер

Что это такое, и как он работает, поможет понять приведенный рисунок.

1. Воздух-воздух. При таком подходе используется специальный радиатор интеркулера, в котором сжатый нагретый воздух отдает свое тепло в атмосферу. Это наиболее распространенный вариант построения системы охлаждения подобного типа, благодаря простоте конструкции.
2. Воздух-вода. После компрессора воздух проходит через радиатор интеркулера, омываемый водой. Отличается компактными размерами и высокой эффективностью работы. Однако для этого необходимы дополнительный радиатор охлаждения жидкости, насос для обеспечения ее циркуляции и блок управления.

Независимо от того, каким образом построена система, принцип, лежащий в основе работы интеркулера, одинаковый – температура сжатого компрессором воздуха уменьшается, для чего он поступает в радиатор интеркулера.
Так что, по сути дела, интеркулер является радиатором охлаждения, представляющим собой набор трубок, обладающих хорошей теплопроводностью, вследствие чего излишек тепла отводится наружу и снижается температура воздуха, поступающего в дизель.

Что такое интеркулер в автомобиле

Надо отметить, что конструктивно интеркулер может быть выполнен горизонтальным и вертикальным. Какой лучше использовать, а также какой радиатор интеркулера устанавливать на автомобиль, зависит от места в подкапотном пространстве. Устройство, работающее по принципу «воздух-воздух», отличается большими габаритами, а к его месту установки предъявляются высокие требования.

Кроме того, необходимо учитывать, что подобные изделия критичны к состоянию охлаждающей поверхности. Если она загрязнена, есть ее локальные повреждения, то эффективность работы всего устройства снижается.

Поэтому гораздо удобней интеркулер, работающий с использованием воды. Кроме того, что ему требуется для установки меньше места, применение воды повышает его эффективность в несколько раз. Однако подобное устройство для своей работы требует задействовать дополнительные элементы.

Простое техническое решение, в основе которого лежит принцип принудительного охлаждения сжатого воздуха, подаваемого в дизель, позволяет повысить мощность мотора за счет обеспечения условий для оптимального сгорания топлива. Дополнительным преимуществом будет улучшение экологических показателей работы двигателя.

Что еще стоит почитать

Turbo tech 101 — что такое интеркулер и как он работает?

В AET мы серьезно относимся к турбо-технологиям, но мы понимаем, что не все так увлечены компонентами турбокомпрессора!

Хотя нет ничего плохого в том, чтобы не знать перепускной клапан от турбины, небольшие знания о компонентах и ​​их функциях могут быть действительно полезны! Если вы хотите улучшить производительность или мощность своего двигателя, или просто хотите, чтобы недобросовестный механик не тряс вам глаза, когда что-то пойдет не так, разобраться — это лучший способ.

В этом посте мы рассмотрим интеркулер, исследуем, что это такое, что он делает и как работает, а также предоставим некоторую дополнительную информацию о различных типах интеркулера.

Что такое интеркулер?

Интеркулер — это механическое устройство, используемое для охлаждения всасываемого воздуха в двигателях, оснащенных системой принудительной индукции (либо турбонагнетателем, либо нагнетателем).

Что делает интеркулер?

Работа интеркулера заключается в охлаждении воздуха после его сжатия турбонагнетателем или нагнетателем, но до того, как он попадет в двигатель.

Как работает интеркулер?

Турбокомпрессоры сжимают воздух, увеличивая его плотность до того, как он достигнет цилиндров двигателя. Сжимая больше воздуха в каждый цилиндр, двигатель может сжигать пропорционально больше топлива, создавая больше мощности при каждом взрыве (подробнее см. Турбонаддув — FAQ для новичков).

В процессе сжатия выделяется много тепла и повышается температура воздуха, поступающего в двигатель. К сожалению, по мере того, как воздух становится более горячим, он также становится менее плотным, что снижает количество кислорода, доступного в каждом цилиндре, и влияет на производительность!

Интеркулер противодействует этому процессу, охлаждая сжатый воздух, чтобы обеспечить двигатель большим количеством кислорода, и улучшая сгорание в каждом цилиндре.Кроме того, регулируя температуру воздуха, он также увеличивает надежность двигателя, гарантируя, что соотношение воздух-топливо в каждом цилиндре поддерживается на безопасном уровне.

Интеркулер различных типов

Существует два основных типа интеркулера, которые работают по-разному:

Воздух-воздух

Первый вариант представляет собой промежуточный охладитель воздух-воздух, который работает, пропуская сжатый воздух через сеть небольших трубок через ряд охлаждающих ребер.Тепло передается от горячего сжатого воздуха к этим охлаждающим ребрам, которые, в свою очередь, охлаждаются быстрым потоком воздуха извне движущегося транспортного средства.

После прохождения охлажденного сжатого воздуха через промежуточный охладитель он подается во впускной коллектор двигателя и в цилиндры. Простота, легкий вес и невысокая стоимость промежуточных охладителей воздух-воздух делают их наиболее популярным выбором для большинства автомобилей с турбонаддувом.

Воздух-вода

Как следует из названия, промежуточные охладители воздух-вода используют воду для понижения температуры сжатого воздуха.Прохладная вода прокачивается через установку, забирая тепло из воздуха, проходящего через установку. По мере того, как эта вода нагревается, она затем прокачивается через радиатор или охлаждающий контур, прежде чем снова попасть в промежуточный охладитель после охлаждения.

Промежуточные охладители воздух-вода, как правило, меньше, чем промежуточные охладители воздух-воздух, что делает их подходящими для двигателей с ограниченным пространством, а поскольку вода проводит тепло лучше, чем воздух, она подходит для более широкого диапазона температур. .

Однако повышенная сложность, стоимость и вес, связанные с промежуточными охладителями «воздух-вода», означают, что они не используются в двигателях транспортных средств.

Размещение интеркулеров

Хотя теоретически промежуточные охладители воздух-воздух могут быть расположены где угодно между турбонаддувом и двигателем, они наиболее эффективны там, где есть лучший воздушный поток, и обычно размещаются в передней части автомобиля, за решеткой радиатора.

В некоторых транспортных средствах конструкция двигателя предотвращает это, и промежуточный охладитель расположен сверху двигателя, но здесь обычно меньше воздушного потока, и на промежуточный охладитель может воздействовать тепло от самого двигателя. В этих случаях обычно добавляются дополнительные воздуховоды или ковши в капоте для улучшения воздушного потока.

Чем может помочь AET?

В AET наши дружные команды являются экспертами во всем, что связано с турбонаддувом, и если у вас есть вопросы, мы всегда рады помочь.

Чтобы получить помощь по любому аспекту турбонаддува, позвоните нам сегодня по телефону 01924 588 266 или по электронной почте [email protected].

Как работает интеркулер? Turbosmart #KeepOnBuilding

Существует два типа интеркулеров

1. Воздухо-воздушный промежуточный охладитель

Интеркулер «воздух-воздух» отбирает тепло из сжатого воздуха, пропуская его через сеть трубок с охлаждающими ребрами.Когда сжатый воздух проталкивается через промежуточный охладитель, тепло передается по трубкам в охлаждающие ребра. При движении на высокой скорости холодный воздух поглощает тепло от охлаждающих ребер. Таким образом, снижается температура сжатого воздуха.

Преимущества:

• Простота
• Меньшая стоимость
• Меньше веса

Это также делает его наиболее распространенной формой промежуточного охлаждения.

Недостатки:

• Увеличенная длина воздухозаборника из-за необходимости переноса интеркулера в переднюю часть автомобиля
• Более сильные колебания температуры, чем воздух-вода.

Размещение

Лучшее место для воздух-воздух — в передней части транспортного средства. «Переднее крепление» считается наиболее эффективным размещением.
Если компоновка двигателя или тип транспортного средства не допускают «переднюю опору». Интеркулер можно установить сверху двигателя или даже сбоку. Однако они не считаются эффективными. Это потому, что воздушный поток не так эффективен. Таким образом, промежуточный охладитель может пострадать от поглощения тепла двигателем, когда внешний поток воздуха падает.Для такого размещения часто требуются дополнительные воздуховоды или совки для направления воздуха непосредственно в промежуточный охладитель.

2. Воздухо-водяной промежуточный охладитель

В промежуточном охладителе типа «воздух-вода» в качестве теплоносителя используется вода. В этой установке холодная вода прокачивается через промежуточный охладитель воздух / вода, отбирая тепло из сжатого воздуха, когда он проходит. Затем нагретая вода перекачивается через другой охлаждающий контур (обычно через специальный радиатор). При этом охлажденный сжатый воздух проталкивается в двигатель.

Эти промежуточные охладители (также известные как теплообменники) имеют тенденцию быть меньше, чем их аналоги типа воздух-воздух.

Преимущества:

• Это делает их подходящими для сложных установок, где пространство, воздушный поток и длина всасывания являются проблемой. Вода более эффективна в передаче тепла, чем воздух. Таким образом, он обладает большей стабильностью, чтобы работать в более широком диапазоне температур.

Недостатки:

• Однако эта система требует дополнительной сложности, веса и стоимости радиатора, насоса, воды и линий передачи.Обычно они применяются в промышленном оборудовании, судостроении и в установках по индивидуальному заказу, которые не позволяют легко подавать воздух в воздух, например,
с задним расположением двигателя.
• автомобиль.

Размещение

Воздухо-вода может быть установлена ​​в любом месте моторного отсека. При условии, что радиатор установлен в месте с хорошей циркуляцией воздуха или с прикрепленным к нему вентилятором Thermo.

Интеркулеры 101: лучший помощник двигателя с турбонаддувом

Если бы двигатель с турбонаддувом мог удостоиться награды за лучшую роль второго плана, она была бы вручена интеркулеру.Промежуточный охладитель, расположенный между турбонагнетателем и двигателем и установленный за решеткой, представляет собой простой воздухо-воздушный теплообменник, который выполняет только одну роль — понижает температуру сжатого всасываемого воздуха. Тем не менее, он несет прямую ответственность за множество преимуществ. Также известный как охладитель наддувочного воздуха, промежуточный охладитель преобразует сжатый, перегретый, нагнетаемый всасываемый воздух, выходящий из выхода компрессора турбонагнетателя, в более холодный и плотный кислород, который может проглотить двигатель.

Прежде всего, преимуществом охлаждения сжатого всасываемого воздуха является повышение эффективности, мощности и крутящего момента.Но когда более холодный воздух попадает в двигатель, обычно выходит и более холодный воздух, что означает, что двигатели с промежуточным охлаждением не только имеют более низкую температуру на впуске, но и более низкую температуру выхлопных газов (EGT). Преимущества любого двигателя с более холодным всасываемым воздухом и пониженным тепловыделением выхлопных газов заключаются в том, что сокращается срок службы как внутренних компонентов двигателя, так и турбонагнетателя. Продолжайте читать, чтобы получить краткий урок по интеркуллерам воздух-воздух, а также краткий обзор блоков воздух-воздух.

Стандартное оборудование

Для того, чтобы справиться с объемом буксировки, на который они рассчитаны, и поскольку за их массивными передними решетками существует достаточно места, все современные дизельные грузовики используют большие воздухо-воздушные промежуточные охладители с трехдюймовым (или более широким) стержнем и пластиной. основные дизайны стиля (кроме 11-17 6.7L Power Stroke, в котором используется система воздух-вода). Интеркулеры «воздух-воздух» популярны благодаря своей относительно невысокой стоимости, эффективности, простоте и долговечности. По сути, промежуточный охладитель — это теплообменник, который использует внешний воздух для охлаждения всасываемого пост-турбо-заряда, проходящего через него на пути к двигателю. Интеркулер состоит из двух торцевых баков с ребристым сердечником посередине.

Послепродажные интеркулеры

На дизельном топливе промежуточный охладитель жизненно важен для защиты двигателя от тепла, которое потенциально может расплавить поршни, повредить клапаны или вывести турбокомпрессор из строя.В то время как OEM-промежуточные охладители могут выполнять свою работу для большинства людей, многие в игре производительности хотели бы удвоить или утроить мощность этих грузовиков, что означает, что в конечном итоге они обновляются до блоков вторичного рынка с более крупными ядрами и более высокими показателями наддува (кулер AFE, изображенный ниже, рассчитан на колоссальные 200 фунтов на квадратный дюйм). В то время как падение температуры EGT на 100–200 градусов является нормой при добавлении промежуточного охладителя вторичного рынка, мы видели, как блок воздух-воздух от BD Diesel охлаждает EGT на 250 градусов в 5,9-литровом двигателе Cummins с избыточным топливом.

Аэродинамика и протекание

Не все интеркулеры одинаковы. Мы всегда считали системы Techni-Cooler от Gale Banks Engineering одними из лучших промежуточных охладителей воздух-воздух, которые вы можете купить. Их конструкция обеспечивает лучший аэродинамический поток как внутри, так и снаружи, чем большинство других продуктов на рынке. Что мы подразумеваем под внешним потоком? Закругленные внешние края (по сравнению с резкими углами интеркулеров из листового металла) обеспечивают более плавный воздушный поток не только через интеркулер, но и за его пределы.В то время как все промежуточные охладители будут снижать температуру всасываемого воздуха и EGT, некоторые послепродажные устройства фактически блокируют поток к теплообменникам за ними (а именно, к радиатору). Поверьте, достижение более прохладного EGT за счет повышения температуры охлаждающей жидкости — нечестная сделка. Если бы мы были на охоте за промежуточным охладителем на вторичном рынке, мы бы выбрали блок Banks.

Разрез по швам

Вот что происходит, когда вы пытаетесь протолкнуть наддув 80 фунтов на квадратный дюйм через промежуточный охладитель, рассчитанный на работу в 60 фунтов на квадратный дюйм.Сварной шов изготовленного (из листового металла) торцевого бака отделился от сердечника на этом конкретном агрегате, который использовался на мощном уличном грузовике с турбонаддувом. Результатом стал взрыв, за которым последовала мгновенная потеря давления наддува и грузовик, который едва мог двигаться своим ходом.

Максимальное охлаждение = вода-воздух

Когда подается обильное количество топлива и наддува, простого промежуточного охладителя воздух-воздух обычно недостаточно. Поскольку воздух, выходящий из выпускного отверстия компрессора турбонагнетателя, может подниматься выше 500 градусов при буксировке грузовиков (показано ниже), промежуточные охладители типа вода-воздух встречаются очень часто.Благодаря циркуляции воды через промежуточный охладитель тепло сжатого воздуха передается воде. Эти системы чрезвычайно эффективны (очень небольшое падение наддува), отсюда относительно небольшой размер самого промежуточного охладителя, и они становятся более эффективными только за счет добавления льда в уравнение. Благодаря этому типу технологии съемники грузовиков нередко охлаждают свой всасываемый заряд с 500+ градусов до 60-70 градусов, прежде чем он попадет в двигатель, а также поддерживают пиковое значение EGT на уровне 1600 градусов или ниже.Резкое падение температуры всасываемого воздуха, обеспечиваемое использованием льда, также может привести к увеличению мощности более чем на 100 лошадиных сил.

Заморозить воздухозаборник

Для работы системы промежуточного охладителя вода-воздух необходимы многожильный теплообменник, резервуар и водяной насос. Поскольку большинство тягачей оснащены передним грузовым ящиком, большинство салазок используют часть этого пространства для резервуара и / или хранения льда, необходимого для их системы. В процессе снижения температуры всасываемого воздуха с 600 до 60 градусов на один крючок нередко расходуется от 50 до 80 фунтов льда.

Заводская система «вода-воздух»

С двигателем ’11 6,7L Power Stroke Ford стал первым производителем, внедрившим технологию промежуточного охлаждения воды в воздух в сегмент оригинального оборудования. Использование этого типа конструкции промежуточного охладителя требовало для работы системы вторичного охлаждения, отдельной от двигателя. И работает. Заводской кулер, как известно, очень эффективен как в штатных, так и в более мощных приложениях. В то время как заводского промежуточного охладителя воды и воздуха достаточно для нужд большинства владельцев, показанный ниже блок послепродажного обслуживания (доступный от No Limit Fabrication), как утверждается, опускает EGT на целых 100 градусов по сравнению с обычным охладителем.

Экстремальное промежуточное охлаждение, упрощенное

Устраняя трубопроводы, связанные с большинством высокоэффективных систем промежуточного охлаждения вода-воздух, компания Wagler Competition Products предлагает этот блок воздух-воздух из заготовок, который устанавливается вместо заводского впускного коллектора на мельницах Duramax. Изготовленный из алюминия 6061 и прошедший специальную обработку на станках с ЧПУ, он оснащен баком для охлаждающей жидкости из заготовок и совместим с головками цилиндров конкурентов компании. Такой воздухозаборник можно встретить на нескольких двигателях Duramax с мощностью к северу от 2500 л.с.

Необходимая вещь

Для автомобилей с турбонаддувом, которые поставлялись с завода без промежуточного охлаждения, таких как ’97 F-350 с двигателем 7.3L Power Stroke, показанный ниже, установка одного из них — одно из первых обновлений, которые вы должны сделать. Помимо охлаждения крейсерского режима и значительного пикового EGT, установка массивного блока Spearco в нашем собственном старом кузове Ford увеличила выходной крутящий момент грузовика на динамометрическом стенде шасси, и мы также заметили очень минимальное падение наддува (всего 2-3 фунта на квадратный дюйм). .

Впрыск воды

Помимо охлаждения, обеспечиваемого промежуточным охладителем, существует еще и впрыск воды. Добавьте смесь воды и метанола в соотношении 50/50, и вы увидите значительный прирост мощности. Подробнее об этом в другой раз.

Как интеркулеры добавляют мощность и зачем он нужен

Конечно, они выглядят круто на передней панели чего-либо JDM или Moog Wasabi 9000, но промежуточные охладители могут быть жизненно важным компонентом для увеличения мощности и исправности двигателя.Так как они работают?

Охлаждение автомобиля кажется простым процессом с механической точки зрения; похлопайте по нему огромный радиатор, добавьте немного труб и залейте его водой. Пока индикатор температуры остается достаточно низким, все в порядке.Но за кулисами творится множество термодинамических уловок, которые удерживают автомобиль в пределах допустимого температурного порога. Однако теплообменник можно использовать и по-другому. При правильном проектировании и установке правильный теплообменник может значительно повысить производительность двигателя. Интеркулеры делают именно это и могут использоваться в нескольких различных комбинациях, чтобы помочь произвести больше лошадей.

Прежде чем мы углубимся в тонкости промежуточных охладителей, взгляните на мою статью о системах охлаждения, чтобы получить некоторую справочную информацию.

Промежуточный охладитель — это теплообменник с перекрестным потоком, поскольку охлаждающая жидкость, отводящая тепло (воздух), движется под углом 90 градусов к теплой жидкости (воздух, вода или масло).Взаимодействие этих жидкостей осуществляется за счет использования трубок и ребер внутри промежуточного охладителя. Полые трубы проходят по длине теплообменника и используются в качестве каналов для теплой жидкости, проходящей от входа через промежуточный охладитель, а затем к выходу, когда она достаточно охладится.

Настоящее охлаждение происходит за счет использования ребер, которые покрывают поверхность промежуточного охладителя. Гофрированное расположение позволяет увеличить площадь поверхности теплообменника, чтобы тепло могло отводиться в окружающую среду с максимальной эффективностью.

Проще говоря, интеркулеры забирают теплый воздух, поступающий в двигатель, и охлаждают его за счет теплообмена. Правила термодинамики гласят, что чем больше разница температур между воздухом, поступающим через коллектор, и температурой сгорания внутри цилиндра, тем больше энергии преобразуется в процессе сгорания. Таким образом, более холодный воздухозаборник означает большую разницу температур и, следовательно, большую мощность.

Наиболее эффективно промежуточный охладитель используется при его установке на автомобиле с турбонаддувом или наддувом, где всасываемый воздух будет слишком теплым из-за раскручивания турбонагнетателя или нагнетателя, если в противном случае оставить.Используя еще более термодинамические принципы, если давление жидкости увеличивается, температура этой жидкости также увеличивается. Следовательно, давление наддува турбонагнетателя внезапно увеличивает давление и температуру воздуха на входе, что, если его не охладить, приведет к снижению эффективности двигателя.

Для борьбы с этим между турбонагнетателем и входом в двигатель помещается промежуточный охладитель, чтобы воздух мог быть достаточно охлажден вовремя для того, чтобы он попал в цилиндры и взаимодействовал с поступающим топливом.Без промежуточного охладителя, выполняющего эту работу, теплый воздух от чего-то вроде нагнетателя создал бы питательную среду для предварительного зажигания. Это означает, что топливо сгорает слишком рано в цикле двигателя, что снижает эффективность и мощность двигателя, а также может вызвать повреждение.

Существует два основных типа интеркулеров:

Интеркулеры воздух-воздух

Эти, казалось бы, простые промежуточные охладители используют более холодный поток воздуха для охлаждения теплого потока воздуха с турбонаддувом, прежде чем он попадет в цилиндры для смешивания с топливом.Используя каналы, проходящие горизонтально через промежуточный охладитель, воздух проходит от выхода турбонагнетателя к входному отверстию промежуточного охладителя, где он охлаждается за счет внешнего воздушного потока. Этот охлаждающий воздушный поток взаимодействует с ребрами теплообменника, отводя тепло от потока всасываемого воздуха в окружающую среду.

Эти промежуточные охладители существенно увеличивают плотность воздуха, поступающего в цилиндры, создавая большую мощность, поскольку двигатель имеет больше молекул воздуха для работы и сгорания. Во многом так же, как небольшое количество энергии получается, когда на улице холодно, интеркулер по существу имитирует более низкую температуру окружающей среды входящего воздуха, сохраняя при этом высокое давление, полученное от принудительной индукции.

Интеркулеры типа «воздух-воздух» не нуждаются в насосах и, следовательно, не потребляют энергию двигателя или других компонентов автомобиля. Однако к недостаткам можно отнести отсутствие контроля над производительностью интеркулера. Интеркулер типа «воздух-воздух» работает эффективно только в том случае, если поток воздуха к ребрам и трубкам холодный и постоянный, в противном случае его термодинамические возможности резко снижаются. Это означает, что размещение самого интеркулера имеет жизненно важное значение и может вызвать много головных болей с точки зрения прокладки необходимой сантехники.Чтобы обеспечить некоторый коэффициент безопасности, промежуточные охладители воздух-воздух часто бывают относительно большими по размеру, чтобы максимизировать площадь поверхности для охлаждения.

Интеркулеры воздух-вода

Эти системы немного сложнее, но основаны на тех же основных идеях.С теплообменником, установленным перед впускным коллектором, теплый входящий воздух вместо этого охлаждается водой, протекающей через трубки промежуточного охладителя. Теплопроводность воды намного выше, чем у воздуха, что означает, что тепло передается намного эффективнее. Теплая вода, нагретая от «индукционного» промежуточного охладителя, затем может быть перекачана в собственный небольшой теплообменник, где она охлаждается холодным воздухом, как основной радиатор автомобиля.

Промежуточный охладитель воды и воздуха можно разместить в любом месте моторного отсека, при этом большинство производителей размещают его как можно ближе к впускному коллектору, чтобы воздух не имел возможности нагреться до того, как достигнет цилиндра.Единственная дилемма размещения — это теплообменник с водяным охлаждением, которому для эффективной работы требуется поток холодного воздуха. К сожалению, это также означает, что интеркулер этого типа нуждается в водяном насосе, резервуаре для жидкости и соответствующем трубопроводе для воды, чтобы перемещаться по системе.

Выбор позиции

Большинство промежуточных охладителей необходимо размещать в местах с быстрым, плавным и прохладным воздушным потоком.Плохо ставить теплообменник в глубине моторного отсека, где температура окружающей среды слишком высока для реального теплообмена. Вот почему фронтальные интеркулеры — самый популярный способ размещения.

Расположенный перед радиатором или внутри боковой решетки передней части, интеркулер должен всегда получать холодный и невозмущенный воздух, чтобы максимально увеличить разницу температур между горячей и холодной жидкостями. Если пространство ограничено, производители часто создают большие воздухозаборники в капоте (Subaru Impreza WRX STI, Mini Cooper S), чтобы интеркулер можно было разместить в любом месте моторного отсека и при этом обеспечить достаточный приток воздуха.

Несмотря на то, что их внедрение в двигатель и трансмиссию может быть очень сложной задачей, промежуточные охладители являются ключом к эффективной принудительной индукции за счет своих возможностей воздушного охлаждения.Интеркулер, спроектированный для правильного размера, мог бы высвободить драгоценную мощность от двигателя, и почти каждый производитель автомобилей уменьшит габариты и установит турбонаддув, ожидая увидеть многие теплообменники под капотами ваших будущих автомобилей. Они могут показаться вульгарным модным аксессуаром на модернизированной автомобильной сцене, но в данном случае функциональность намного превосходит форму.

интеркулеров: стоят ли они того?

Спасибо за очень информативную статью о турбонаддуве («Как купить первую турбину», май 2012 г.).Большинство ваших технических статей имеют большую ценность, и я пытаюсь переварить информацию в надежде, что когда-нибудь смогу применить ее каким-то образом. У меня вопрос: в чем важность интеркулера и каковы его размеры? Я читал объявления об обновлении промежуточного охладителя, которые предполагают, что можно получить больше мощности, просто обновив до более крупного блока. Как мне узнать, какой размер применять к различным турбинам?

Поскольку турбокомпрессор питается от выхлопных газов двигателя, лучше всего установить турбину (горячая сторона) как можно ближе к выпускному коллектору двигателя.Это позволяет максимальному количеству тепла выхлопных газов попадать в корпус турбины, а расширение горячих выхлопных газов помогает обеспечить дополнительный импульс вращения турбины.

Проблема в том, что часть тепла от турбины неизбежно передается компрессору (всасывающий или холодный). Подогрев впускного наддувочного воздуха не имеет большого значения при низком давлении наддува (скажем, от 5 до 7 фунтов на квадратный дюйм). Рассмотрим область кроссовера от 7 до 9 фунтов на квадратный дюйм. Но когда наддув достигает 10 фунтов на квадратный дюйм, нагрев наддувочного воздуха становится серьезной проблемой; в этот момент наддувочный воздух требует охлаждения для поддержания оптимальной эффективности системы.Снижение температуры воздуха увеличивает плотность воздуха в камере сгорания, что дает возможность значительно увеличить выходную мощность двигателя, поскольку в один и тот же объем пространства можно втиснуть больше воздуха и топлива. Кроме того, более холодный заряд в камере сгорания снижает риск детонации — в противном случае весь горячий воздух потребовал бы отсоединения провода зажигания, что еще больше снизило бы мощность.

В промежуточных охладителях для снижения температуры наддувочного воздуха может использоваться либо окружающий воздух, либо жидкий хладагент. При эквивалентных уровнях эффективности площадь поверхности воздухоохладителя должна быть намного больше, чем у жидкостного теплообменника.Но поскольку жидкий хладагент, такой как ледяная вода, имеет коэффициент теплопередачи в алюминий, который до 14 раз превышает коэффициент теплопередачи воздуха в алюминий, реальные ограничения на упаковку не позволяют большинству установок воздух-воздух приблизиться к уровню эффективности жидкостного охладителя при реальной эксплуатации. . С другой стороны, лед тает, поэтому жидкостные охладители действительно эффективны только в дрэг-рейсингах, на суше или на море. Для шоссейных гонок или на улице конструкция «воздух-воздух» остается более практичной, если имеется достаточно места для установки достаточно большого устройства.Хотя это не лучший выбор для достижения максимальной производительности, в некоторых случаях в уличных автомобилях с ограниченным пространством, возможно, придется довольствоваться жидкостным охладителем, при этом охлаждающая среда циркулирует с помощью электрического насоса через дополнительный радиатор. Это компромиссное решение часто встречается на стоянках поздних моделей с ограниченным пространством, таких как ZL1 Camaro, ZR1 Corvette или Cadillac CTS-V.

Промежуточный охладитель должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить значительный перепад температуры при минимальном падении давления. Как правило, инженеры турбо-систем стараются достичь эффективности промежуточного охладителя не менее 70 процентов и не более 1.Падение давления наддува через устройство составляет 0 фунтов на квадратный дюйм, хотя на трамвае ограничения упаковки могут вынудить вас принять падение давления до 2,5 фунтов на квадратный дюйм и КПД всего 60 процентов. Есть те, кто утверждает, что в разумных пределах падение давления не является серьезной проблемой: вы можете просто компенсировать это, отрегулировав перепускной клапан для увеличения наддува. Неправильный! Если перепускная заслонка настроена на повышение наддува более чем на 1 фунт / кв.дюйм для компенсации потерь давления, это приводит к небольшому увеличению давления турбины на стороне выпуска, которое передает больше тепла в компрессор, дополнительно повышая температуру воздуха, поступающего в промежуточный охладитель. и, в свою очередь, снижает эффективность пакета.Вы можете гоняться за этим хвостом, как за щенком, но никогда не поймаете его.

Как эффективность интеркулера преобразуется в потенциал мощности? В качестве примера возьмем интеркулер, эффективный для приложения на 70 процентов. Инженеры по турбонаддуву предпочитают использовать абсолютные значения температуры, а не градусы по Фаренгейту или Цельсию. Абсолютный ноль градусов равен примерно 460 градусам по Фаренгейту. Если температура нагнетания компрессора турбокомпрессора составляла 300 градусов по Фаренгейту, а температура окружающей среды охлаждающей среды (атмосферный воздух или жидкость) была такой же. 70 градусов по Фаренгейту, абсолютная температура составляет 830 градусов:

Промежуточный охладитель с эффективностью 70 процентов снизит температуру нагнетания компрессора на 210 градусов:

Это снижает общий прирост температуры системы до 90 градусов, для окончательной абсолютной температуры :

460 + 70 + (300 210) = 620

Тогда изменение плотности (в процентах) будет:

Изменение плотности = [Исходная абсолютная темп./ Конечная абсолютная температура] — 1

= [830/620] — 1 = 0,339 34%

Теперь, когда заряд становится примерно на 34 процента плотнее при входе в камеру сгорания, теоретически это должно привести к соразмерному увеличению мощности. Но не так быстро. Эти числа не учитывают потери давления наддува, вызванные лобовым сопротивлением, когда заряд протекает через воздуховоды и промежуточный охладитель. Если система теряет 1 фунт / кв.дюйм наддува из-за сопротивления воздуховода / промежуточного охладителя на каждые 10 фунт / кв.дюйм наддува, создаваемого на выходной стороне компрессора, потерю мощности из-за аэродинамического сопротивления через систему можно рассчитать, разделив абсолютное давление в промежуточном охладителе на абсолютное давление без промежуточного охладителя и вычитая из 100 процентов (1):

потери HP = 1 [Станд.давление + давление с промежуточным охладителем] / [Станд. давление + давление без промежуточного охладителя]

= 1 — [14,7 + (10– 1)] / [14,7 + 10] = 0,040 4%

Даже с этими 4-процентными паразитными потерями наш гипотетический промежуточный охладитель все равно будет стоить примерно прирост мощности на 30 процентов:

Это означает, например, что если ваша турбо-установка без промежуточного охладителя может выдавать 800 л.с. (при условии, что она не взорвалась из-за всего этого горячего воздуха), она имеет потенциал разбить 1040 л.с. с нашим гипотетическим промежуточным охладителем с эффективностью 70 процентов.

800 + (800 x 0,30) = 1040

Следующим шагом будет фактический размер интеркулера, чтобы он имел мощность для достижения необходимого уровня эффективности с вашим турбокомпрессором, двигателем и транспортным средством. В некоторых случаях графики эффективности промежуточного охладителя для различных моделей промежуточного охладителя в разных условиях могут быть полезны при выборе и определении размеров, но, к сожалению, они, как правило, не широко доступны для среднего потребителя. Можно смоделировать конструкцию математически, но математика довольно сложна и буквально потребует еще около двух страниц журнала, чтобы полностью ее раскрыть.Если вы хотите проверить задействованную математику и ее получение, см. Справочник Джеффа Хартмана по производительности наддува (Motorbooks 2011, ISBN 0760339384, 22,26 доллара на Amazon.com) или книгу Корки Белла Supercharged! (Bentley Publishers 2001, ISBN 0837601681, 25,51 доллара на Amazon.com).

И математика — не панацея: даже после выполнения всех расчетов конечный продукт может лишь приблизительно соответствовать реальным характеристикам промежуточного охладителя конкретного производителя. Это связано с тем, что многие математические исходные предположения сильно различаются в зависимости от фактических проектных характеристик реальных моделей промежуточных охладителей различных производителей.Например, один важный фактор в математике — плотность внутренних ребер промежуточного охладителя — может сильно различаться в зависимости от конструкции промежуточного охладителя. Плотность внутренних ребер влияет на то, сколько в реальных условиях внутреннего потока промежуточного охладителя необходимо для достижения ваших целей по снижению температуры. Обычное практическое правило — допускать от 6 до 7 квадратных дюймов внутреннего проходного сечения промежуточного охладителя на каждые 100 л.с. выходной мощности двигателя, но это может увеличиться до 40 процентов при действительно плотных внутренних ребрах. Следовательно, фактически необходимая величина внутреннего проходного сечения влияет на габаритные размеры интеркулера в целом, включая требования к лобовой площади интеркулера.Еще один исходный параметр, необходимый для точной оценки необходимой площади лобовой части — площадь поверхности теплопередачи на объем сердечника промежуточного охладителя — также обычно можно получить только от конкретного производителя промежуточного охладителя.

Из-за этих сложностей в претворении теории в жизнь предпочтительный метод определения размеров на самом деле сводится к личной консультации с выбранной компанией интеркулеров для обсуждения конкретных требований. Джонни Ван, представитель подразделения по интеркулерам Spearco Turbonetics, говорит, что в идеале необходима следующая информация, чтобы наиболее точно определить подходящий интеркулер для данной области применения.Чем больше у вас этих данных (при условии, что они точны), тем ближе будет идеальное соответствие интеркулера.

* Расход на выходе из компрессора, куб. Футов в минуту

* Температура нагнетания компрессора (Turbonetics может предоставить это значение, если он также является поставщиком турбонагнетателя)

* Для воздухо-воздушного промежуточного охладителя — температура окружающего воздуха на холодной стороне (если не (известно, предположим, что для типичного уличного автомобиля от 65 до 70 градусов по Фаренгейту)

* Для воздухо-воздушного промежуточного охладителя эффективность воздушного потока в процентах через переднюю область промежуточного охладителя (например, если не было препятствий, таких как область решетки радиатора или из листового металла эффективность воздушного потока составит 100 процентов)

* Для промежуточного охладителя воздуха / охлаждающей жидкости расход вспомогательного насоса в галлонах / час (галлонов в час)

* Для промежуточного охладителя воздуха / охлаждающей жидкости — температура охлаждающей среды и / или эффективность любого дополнительного радиатора

Из вышесказанного вы можете видеть, что добавление промежуточного охладителя может значительно увеличить мощность двигателей с наддувом большой мощности.Ограничивающим фактором для серийного уличного автомобиля почти всегда будут ограничения по упаковке, которые ограничивают общий размер интеркулера (и, следовательно, его потенциал эффективности). Когда все сказано и сделано, я думаю, вы найдете почти для любого уличного автомобиля, работающего в реальном мире, буквально не существует такой вещи, как слишком большой интеркулер.

Motorbooks — Quayside Publishing Group; Миннеаполис, Миннесота; 800 / 458-0454; Motorbooks.com

Как работают интеркулеры — Haltech

Все мы знаем, что двигатели любят потреблять холодный воздух.Фактически, чем холоднее всасываемый заряд, тем большую мощность развивает двигатель, но почему?

Воздух имеет массу или вес, который изменяется в зависимости от температуры и давления воздуха. Чем ниже температура — тем больше масса. Чем выше давление — тем больше масса.

При 15 градусах Цельсия и на уровне моря 1 литр воздуха весит около 1,225 грамма. Из них около 0,245 грамма приходится на кислород — вещество, которое мы хотим втиснуть в двигатель.

Чтобы получить больше воздуха, а значит, больше кислорода в двигатель, нам нужно либо сжать всасываемый заряд (турбо или наддув), либо охладить всасываемый заряд, либо и то, и другое!

Здесь все усложняется, потому что процесс сжатия воздуха также нагревает его, поэтому нам нужно охладить его, прежде чем он попадет в двигатель — войдите в промежуточные охладители!

Промежуточный охладитель — это теплообменник, который устанавливается между супер- или турбонагнетателем двигателя и впускным коллектором.Его задача — поглощать и рассеивать тепло из наддувочного воздуха, чтобы обеспечить двигатель максимально холодным и плотным воздухом.

Существует два типа промежуточных охладителей: воздух-воздух и вода-воздух.

Интеркулер Air to Air , как следует из названия, поглощает температуру всасываемого воздуха, а затем использует поток воздуха через интеркулер для рассеивания тепла.

Интеркулер Water to Air немного отличается. Он по-прежнему имеет ядро ​​промежуточного охладителя, но вместо того, чтобы полагаться на воздух для охлаждения; сердцевина покрывается водой, которая затем дистанционно охлаждается в обычной радиаторной системе (обычно независимо от охлаждающей жидкости двигателя).

Они действительно хорошо работают, когда установка огромного переднего интеркулера неудобна или невозможна. Этот метод также может помочь в уменьшении общей длины трубопроводов всасывающей системы.

Обратной стороной системы промежуточного охладителя вода-воздух является то, что она намного сложнее и содержит намного больше компонентов, чем ее эквивалент воздух-воздух.

Как узнать, работают ли интеркулеры и как они работают? Это можно измерить двумя способами: падение температуры и падение давления.

Нередко можно увидеть, как наддувочный воздух выходит из турбокомпрессора при температуре 100 градусов Цельсия или выше, а затем проходит через промежуточный охладитель, который может снизить температуру всасывания более чем наполовину! Пока интеркулер хорошего качества и с хорошей циркуляцией воздуха, он может работать бесконечно.

Но есть и обратная сторона. Сам интеркулер должен иметь некоторые ограничения для осуществления теплообмена, это означает, что если мы добавим 15 фунтов в интеркулер, мы сможем получить только 13 фунтов.

Кроме того, понижая температуру воздуха, мы увеличиваем плотность воздуха, что приводит к падению давления независимо от ограничения интеркулера!

Итак, в следующий раз, когда кто-то скажет вам, что их интеркулер имеет НУЛЕВОЕ падение давления, но отлично справляется с охлаждением — попросите данные, подтверждающие это утверждение!

Наличие датчика давления и температуры до и после промежуточного охладителя — лучший способ определить, эффективно ли работает интеркулер. Зная эти данные, вы можете принять обоснованное решение о том, принесет ли модернизированный интеркулер пользу вашей установке.

Интеркулеры для системы охлаждения автомобиля

Интеркулеры (охладители наддувочного воздуха) предназначены для снижения расхода топлива, , а — для увеличения мощности и эффективности двигателя. Задача промежуточного охладителя — снизить температуру входящего газа и, таким образом, уплотнить необходимый воздух, что оптимизирует сгорание. Промежуточный охладитель снижает температуру входящего газа со 130 ° C до 60 ° C, устраняет негативные эффекты турбонаддува и увеличивает мощность примерно на 20%.

Постоянно усиливающиеся и строгие законы о защите от загрязнения (Евро 4, Евро 5, Евро 6) подталкивают автопроизводителей к сокращению объема дизельных и бензиновых двигателей. От до ограничивают расход топлива и контроль выбросов (уменьшение габаритов).

Мощность двигателя и удовольствие от вождения сохраняются за счет добавления турбонагнетателя или нагнетателя и, следовательно, интеркулера . В результате рынок интеркулеров стремительно растет.

Модель O.E. Опыт в области тепловых систем, Valeo предлагает для вторичного рынка интеркулер (охладитель наддувочного воздуха), опираясь на свой богатый опыт:

• Специально разработанные гнутые трубы и турбулизаторы для обеспечения оптимальной производительности
• Высокопрочный пластик для структурной целостности
• Специальные алюминиевые сплавы, разработанные для защиты от внутренней коррозии и экстремальных условий эксплуатации
• Зона захвата для высокого давления и шлангового соединения, для обеспечения соединения между промежуточным охладителем и шлангами высокого давления (23-28 мм)
• Гибкие боковые пластины, позволяющие интеркулеру расширяться при изменении температуры
• Усиленные ребра, выдерживающие высокое рабочее давление

Строгие испытания на механическую и коррозионную стойкость (термические удары, вибрации или долговечность)

Точная установка и оптимизированная эффективность охлаждения

Обе технологии: с воздушным и водяным охлаждением доступно на вторичном рынке

Для наиболее популярных в Европе применений, оснащенных турбокомпрессорами: BMW, Mercedes, Audi, Volkswagen, Renault, Ford…

Все промежуточные охладители тщательно упакованы, чтобы свести к минимуму риск повреждения при транспортировке и обеспечить наиболее практичное использование.

Опережая эволюцию рынка, Valeo разработала революционный и экологически чистый охладитель наддувочного воздуха с водяным охлаждением , который был удостоен награды PACE Award 2013.

В этой технологии Valeo использует воду, пластиковые воздуховоды (легче стальных и менее загрязняющих), теплообменники с высокой плотностью энергии и клапан рециркуляции выхлопных газов высокого давления, который смешивает наддувочный воздух с рециркулируемым выхлопным газом для снижения выбросов CO2 и NOx, повышения эффективности и достижения результатов. общее снижение веса.

На рынках АСЕАН вы можете увидеть это решение в основном на автомобилях европейского происхождения, таких как автомобили Volkswagen Group.