Интеркулер

Интеркулер

Интеркулер — он же промежуточный ОНВ (охладитель наддувочного воздуха). Представляет собой теплообменник (воздухо-воздушный, жидкостно-воздушный), чаще радиатор, для охлаждения наддувочного воздуха. В основном используется в двигателях с системой турбонаддува.

Устройство предназначено для извлечения тепла из воздушного потока, который нагревается при сжатии в компрессоре. Существует много критериев, которыми руководствуются при создании интеркулера. Основные среди них — это максимальный отвод тепла, минимальные потери давления наддува, увеличения инерции потока. Наличие интеркулера никак не влияет на ресурс двигателя.

Применение

При адиабатическом (без теплообмена с окружающей средой) сжатии воздуха в системе наддува его температура повышается.

(Т_{вход нагнетателя})/(Т_{вых нагнетателя}) = (Р_вход/Р_вых)^(n–1)/n.

В реальной ситуации при Т на входе нагнетателя 20 °C:

• Р_вых./Р_входа = 1,5, следовательно, разность температур составляет 45 °C и после сжатия Т_вых = 65 °C;
• Р_вых/Р_входа = 2, следовательно, разность температур составляет около 84 °C и после сжатия Т_вых = 104 °C.

Согласно расчётам, при начальной температуре 50 °C повышение температуры воздуха на 10 °C при постоянном давлении приводит к уменьшению его плотности на 3 %. Поэтому, если не охлаждать воздух после нагнетателя, эффект наддува может быть значительно ослаблен. Пример: при отношении Р_вых/Р_входа = 1,5 плотность воздуха после сжатия (значит, и мощность) падает на 14 %; при отношении Р_вых/Р_входа = 2 плотность воздуха падает на 25 %.

Поэтому в двигателе внутреннего сгорания воздух, который подаётся в цилиндры, разумно дополнительно охлаждать, повышая его плотность, что в свою очередь повышает эффективность наддува, улучшает процесс сгорания топлива в цилиндре, а также снижает детонационный порог.

Одним из видов тюнинга системы наддува ДВС является установка интеркулера с увеличенной площадью теплообмена.

Способы расположения

Радиатор интеркулера обычно крепится перпендикулярно продольной оси автомобиля (фронтальный интеркулер) перед радиатором либо под крылом, пример — Mitsubishi Lancer Evolution, VW Touareg. Другой способ крепления — горизонтально над двигателем (например, Subaru Impreza WRX). В таком случае в капоте автомобиля обычно имеется воздухозаборник для подвода потока воздуха к интеркулеру.

Интеркулер типа «вода-воздух»

Дизель тепловоза ТЭП60, вверху по бокам 2 турбокомпрессора, между ними — ОНВ

На тепловозах для обеспечения компактности воздушного тракта применяется интеркулер системы вода-воздух (причём там он называется охладитель наддувочного воздуха — ОНВ), в контуре которого циркулирует вода, охлаждаемая в отдельных радиаторах (так называемый второй контур, его вода зачастую охлаждает и масло в водо-масляном теплообменнике). На судах применяется водо-воздушный интеркулер, в котором циркулирует забортная или внутренняя пресная вода в зависимости от схемы завода-изготовителя.

Интеркулер системы вода-воздух применяется и в автоспорте, пример тому — Toyota Celica GT-Four (Alltrac). Также в автоспорте применяется орошение интеркулера водой при помощи специальных форсунок, и даже ёмкости со льдом для лучшего теплообмена при работе двигателя на экстремальном давлении наддува (например, в дрэг-рейсинге). Существуют схемы последовательного подключения интеркулеров систем вода-воздух и воздух-воздух. Система интеркулера вода-воздух имеет ряд преимуществ, такие как минимальная длина наддувочной магистрали, большой коэффициент теплообмена, энергоёмкость (жидкость в магистрали, которая ещё не успела забрать температуру у нагнетаемого воздуха, имеет температуру ниже), возможность поддержания стабильной температуры нагнетаемого воздуха (за счет компонентов которыми можно управлять электронно). Недостатками данной системы являются её стоимость и сложность в сравнении с интеркулером системы воздух-воздух. Такие известные тюнинг-ателье как Lotus использовали данную систему ввиду ряда её преимуществ.

Система имеет несколько способов реализации схемы подключения теплообменников, одна из которых является относительно герметичной и имеет собственный контур, вторая сообщается с системой охлаждения ДВС (что, скорее, является системой поддержания стабильной температуры наддувочного воздуха, чем системой его охлаждения, ориентированной на минимизацию температуры). На сегодняшний день такой системой охлаждения наддувочного воздуха с завода снабжены некоторые модели концерна VAG (Volkswagen Aktiengesellschaft).

Интеркулер типа «воздух-воздух»

Воздухо-воздушный радиатор в крыле Ту-154

Благодаря своей простоте и надёжности интеркулер типа «воздух-воздух» являются наиболее распространённым. Этот вид интеркулера состоит из патрубков интеркулера и пластинчатого радиатора интеркулера. [1]

По-русски это устройство называется «воздухо-воздушный радиатор» (ВВР). ВВР также широко применяются в системах кондиционирования воздуха летательных аппаратов для охлаждения подаваемого в гермокабину воздуха, отобранного от компрессоров авиадвигателей, имеющего температуру более 200 °С.

Ссылки

• На Викискладе есть медиафайлы по теме Интеркулер
• How an intercooler works

• Интеркулер. Назначение и разновидности интеркулеров.