Avtoargon.ru

АвтоАргон
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое интеркулер на турбо двигатели

Интеркулер

Интеркулер — промежуточный охладитель наддувочного воздуха, представляющий собой теплообменник (воздухо-воздушный, водовоздушный), 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.

Содержание

Применение

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

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

  • Рвыхвхода = 1,5, следовательно, разность температур составляет 45 °C и после сжатия Твых = 65 °C;
  • Рвыхвхода = 2, следовательно, разность температур составляет около 84 °C и после сжатия Твых = 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 Рвыхвхода = 1,5 плотность воздуха после сжатия (значит, и мощность) падает на 14 %; при отношении Рвыхвхода = 2 плотность воздуха падает на 25 %.

Поэтому в двигателе внутреннего сгорания воздух, который подается в цилиндры, разумно дополнительно охлаждать, повышая его плотность, что в свою очередь повышает эффективность наддува, а также снижает детонационный порог. Для дизельных двигателей промежуточное охлаждение наддувочного воздуха целесообразно лишь при двух и более ступенчатом наддуве (применении двух и более компрессоров).

Одним из видов тюнинга ДВС является установка интеркулера большего объема.

Способы крепления

Радиатор интеркулера обычно крепится перпендикулярно продольной оси автомобиля (фронтальный интеркулер) перед радиатором либо под крылом, пример — Mitsubishi Lancer Evolution. 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.

Водовоздушный интеркулер

На тепловозах для обеспечения компактности воздушного тракта применяется водовоздушный интеркулер (причём там он называется холодильник наддувочного воздуха), в контуре которого циркулирует вода, охлаждаемая в отдельном радиаторе. На судах применяется водовоздушый интеркулер в котором циркулирует забортная вода.

Реже водовоздушный интеркулер применяется и в автоспорте, пример тому — Toyota Celica GT-Four (Alltrac). Также в автоспорте применяется орошение интеркулера водой при помощи специальных форсунок, и даже емкости со льдом для лучшего теплообмена при работе двигателя на экстремальном давлении наддува (например, в дрэг-рейсинге).

Масло в интеркулере дизеля

Чем грозит попадание масла в интеркулер дизеля

В процессе эксплуатации дизельных автомобилей, оснащенных турбиной, моторное масло часто проникает в полость интеркулера двигателя внутреннего сгорания. При попадании смазочного материала в охладитель системы турбонаддува происходит резкое снижение мощности силового агрегата, а при воздействии на педаль акселератора наблюдаются неожиданные провалы. Описанные проблемы связаны с неисправностями в системе.

Зачем нужен интеркулер турбонаддува дизельного двигателя

При сжатии в турбокомпрессоре воздушные массы получают сверхвысокий нагрев. Перед подачей в рабочие цилиндры они нуждаются в промежуточном охлаждении, иначе объема воздуха будет недостаточно, чтобы обеспечить наибольшую эффективность сгорания топлива. Если в цилиндры поступает разогретый кислород, резко снижаются мощностные характеристики мотора и возрастает расход горючего.

Читать еще:  Двигатель ваз 2106 что будет если не работает первый цилиндр

Интеркулер работает по принципу радиатора. Он расположен сзади турбины. В задачу устройства входит качественное охлаждение сжатого воздуха (воздушное, жидкостное, комбинированное), направляемого в камеры сгорания двигателя. Благодаря охлаждению, в цилиндры подается воздух в достаточных объемах, необходимых для сжигания большего количества дизельного топлива. При помощи охладителя температура наддувочного воздуха снижается до 55-70 °С.

При подаче охлажденных воздушных масс происходит следующее:
  • повышается мощность двигателя;
  • уменьшается потребление солярки, моторного масла;
  • снижается токсичность выбросов;
  • улучшается эффективность сгорания топливовоздушных смесей;
  • увеличивается количество оборотов коленвала;
  • возрастает момент вращения на пониженных оборотах;
  • улучшается общий коэффициент полезного действия ДВС;
  • повышается уровень максимальной скорости транспортного средства.

Как выявить попадание масла в интеркулер

Если турбина вбрасывает смазочный материал в охладитель, необходимо проверить исправность работы турбокомпрессора. Помимо нарушений в турбокомпрессоре, причины могут состоять в следующем:

  1. Нарушение целостности, закупорка элементов маслопровода (трещины, загибы сливного патрубка, деформация, износ уплотнений).
  2. Появление трещин на корпусе самого интеркулера.
  3. Деформации, дефекты воздуховода.
  4. Засор воздушного фильтра.
  5. Повышенный уровень моторного масла в картере двигателя.
  6. Неисправности элементов системы вентиляции ДВС.
  7. Износ деталей цилиндропоршневой группы (деформации, разрушения поршней, колец, стенок цилиндров).

Предупреждение случаев попадания масла в интеркулер турбированного мотора

Во избежание подобных дефектов в работе системы турбонаддува, рекомендуется проводить ее регулярное обслуживание. Профилактические мероприятия по уходу за интеркулером турбины:

  • регулярное очищение наружных отверстий радиатора от загрязнений;
  • прекращение эксплуатации мотора до устранения причин, вызвавших появление масла в охлаждающем устройстве;
  • проверка уровня смазки.

Важно: если водитель будет продолжать активно использовать автомобиль на фоне имеющихся неисправностей в системе турбонаддува, это неизбежно приведет к серьезным поломкам мотора, требующим дорогостоящего капитального ремонта.

Описание и принцип работы турбонаддува двигателя

Среди всех возможных вариантов наддува двигателя внутреннего сгорания наибольшее распространение получил турбонаддув, в котором воздух подается в цилиндры при помощи специального устройства – турбокомпрессора (турбины). Вращение турбины осуществляют отработавшие газы, что позволяет существенно увеличить мощность двигателя без увеличения частоты оборотов последнего. Помимо этого, турбонаддув позволяет получать большие значения крутящего момента при небольшом расходе топлива. В сравнении с классическими конструкциями при аналогичной мощности турбированный двигатель имеет более компактные габаритные размеры.

  1. Устройство системы турбонаддува
  2. Принцип работы турбонаддува
  3. Особенности эксплуатации турбированных двигателей
  4. Виды систем турбонаддува
  5. Что такое турботаймер и для чего он необходим
  6. Достоинства и недостатки системы турбонаддува

Устройство системы турбонаддува

На практике турбонаддув применяется как на моторах, использующих дизельное топливо, так и на бензиновых. Однако наиболее часто эта система встречается именно на дизельном двигателе, поскольку для них характерна высокая степень сжатия, меньшая температура выхлопа и низкие обороты коленчатого вала. Более высокая степень сжатия обеспечивает повышение мощности турбированного двигателя и увеличивает его КПД.

В бензиновых моторах температура отработавших газов выше, что может спровоцировать эффект детонации, приводящий к быстрому износу поршневой группы. Для предотвращения этого явления необходимо использовать бензин с более высоким октановым числом, что не всегда является экономически выгодным.

Принцип работы турбины

Система турбонаддува состоит из следующих элементов:

  • Воздухозаборник;
  • Воздушный фильтр;
  • Перепускной клапан – регулирует подачу отработавших газов;
  • Дроссельная заслонка – регулирует подачу воздуха на впуске;
  • Турбокомпрессор – повышает давление воздуха во впускной системе. Состоит из турбинного и компрессорного колес;
  • Интеркулер – охлаждает воздух, способствуя лучшему наполнению цилиндров и снижению вероятности детонации;
  • Датчики давления – фиксирует давление наддува в системе;
  • Впускной коллектор – распределяет воздух по цилиндрам;
  • Соединительные патрубки – необходимы для крепления элементов системы между собой.
Читать еще:  Что такое пропуск зажигания в двигателе

Принцип работы турбонаддува

Принцип работы системы турбонаддува заключается в следующем:

  • Отработавшие газы двигателя, проходя через турбокомпрессор, раскручивают турбинное колесо.
  • Вращение турбинного колеса передается компрессорному, поскольку они закреплены на одном валу.
  • Компрессор сжимает воздух, поступающий из воздухозаборника, и направляет его в интеркулер.
  • В интеркулере воздух охлаждается и поступает на впуск в цилиндры двигателя.

В турбокомпрессоре предусматривается возможность регулировки давления выхлопных газов на лопасти турбины с целью не допустить превышение давления наддува в системе. Это осуществляется с помощью перепускного клапана, который приводится в движение пневмо- или электроприводом. В свою очередь, управление приводом осуществляется электронным блоком управления, который считывает информацию с датчика давления.

Особенности эксплуатации турбированных двигателей

На режимах разгона автомобиля в силу инерционности системы возникает явление, получившее название “турбояма”. Сущность явления заключается в следующем:

  • Автомобиль движется с небольшой постоянной скоростью.
  • Турбина вращается в соответствующем режиме.
  • При резком нажатии на педаль ускорения в цилиндры двигателя подается больше топлива.
  • После его сгорания образуются отработавшие газы, которые с большей силой воздействуют на турбину и увеличивают мощность двигателя. Однако происходит это с некоторой временной задержкой.

Таким образом, между моментом нажатия на педаль и фактическим ускорением автомобиля присутствует некоторая временная задержка – “турбояма”. Также данное явление проявляется в виде недостатка крутящего момента на малых оборотах двигателя.

Виды систем турбонаддува

Производители разработали различные способы избавления от “турбоямы”:

  • Турбина с изменяемой геометрией. Конструкция предусматривает изменение сечения входного канала. За счет этого выполняется регулирование потока отработавших газов.
  • Два турбокомпрессора, установленных последовательно (Twin Turbo). На каждый режим работы (обороты двигателя) предусматривается свой компрессор.
  • Два турбокомпрессора, установленных параллельно (Bi Turbo). Схема разбиения на две турбины снижает инерцию системы, и турбояма становится не так ощутима.
  • Комбинированный наддув. Устройство предусматривает и механический, и турбонаддув. Первый включается при низких оборотах, второй при высоких.

Что такое турботаймер и для чего он необходим

Другой стороной инерционности системы с турбокомпрессором является необходимость снижать обороты постепенно. Нельзя резко выключать зажигание после того, как двигатель работал на высоких оборотах. Это обусловлено тем, что подшипники будут продолжать вращение, а поскольку масло не будет подаваться в систему – возникнет повышенное трение. Оно, в свою очередь, спровоцирует быстрый износ вала турбины.

Для решения этой проблемы применяется турботаймер. Это устройство устанавливается на приборной панели и подключается в цепь зажигания. После выключения зажигания ключом система запускает таймер, который глушит двигатель спустя некоторое время, давая возможность турбине снизить обороты до приемлемых значений.

Достоинства и недостатки системы турбонаддува

Подводя итоги, можно выделить плюсы и минусы использования на моторе турбонаддува. В числе достоинств:

  • увеличение мощности двигателя;
  • повышение КПД двигателя;
  • снижение расхода топлива.
Читать еще:  Что такое момент сопротивления синхронных двигателей

К минусам можно отнести:

  • низкий крутящий момент на малых оборотах двигателя;
  • более высокая стоимость;
  • более сложное обслуживание и эксплуатация.

avtoexperts.ru

Интеркулер – это специальное устройство, устанавливаемое в моторный отсек автомобиля, которое помогает охладить воздух, поступающий от турбокомпрессора в цилиндры двигателя. Применяется он в различных видах транспортных средств, наиболее широкое распространение этот агрегат получил, когда автомобильные производители начали устанавливать на легковые автомобили турбированные силовые установки.

Причем, первоначально интеркулерам нашли применение в автомобильном спорте – двигателям гоночных автомобилей крайне необходимо было скоростное охлаждение поступающих от турбокомпрессора потоков воздуха, а установка дополнительных воздухозаборников в капотах и перед радиатором не помогала. Тогда инженеры-конструкторы додумались создать портативный теплообменник, который при помощи циркулирующей в нем охлаждающей жидкости или притока воздуха извне мог снижать температуру воздуха, поступающего от турбонагнетателя. Это устройство было названо Intercooler (дословно с английского – «промежуточный охладитель»). Оно имело два типа крепления – фронтальный, когда интеркулер устанавливался перед радиатором или под передним крылом автомобиля, и верхне-горизонтальный, когда устройство монтировалось сверху над двигателем, а воздух к нему подавался через воздухозаборник в капоте.

По способу охлаждения эти устройства делятся на два типа – воздуховоздушный и водовоздушный. Первый тип долгое время считался менее практичным вследствие того, что сам интеркулер был большого размера, а эффективное охлаждение воздуха происходило при достижении автомобилем скорости свыше 30 км/час. Такой интеркулер в основном использовался на грузовых автомобилях, оснащенных турбированными двигателями. Однако при увеличении количества легковых автомобилей, которые оборудовались турбодвигателями, появилась потребность в компактных интеркулерах, которые работали на приточном воздухе. Вскоре такие устройства были созданы и представляют они собой пластинчатый радиатор с подводящей трубой, через которую в радиатор поступает воздух извне.

Второй тип — более затратный по ресурсам, и используется он в основном на спецтехнике (например, на железнодорожных тепловозах). Впрочем, некоторые модели гоночных автомобилей также имеют водовоздушные интеркулеры, которые охлаждают потоки идущего из турбокомпрессора воздуха при помощи циркулирующей в них жидкости. У этих устройств есть еще одна разновидность – интеркулер, который охлаждается при помощи специальных форсунок, разбрызгивающих на его поверхность воду, за счет чего идет охлаждение уже самого поступающего в цилиндры воздуха.

Принцип работы интеркулера состоит в том, чтобы охладить нагнетаемый турбиной поток воздуха, направляемого в цилиндры, где он должен смешаться с горючим и образовать топливовоздушную смесь. Когда воздух в цилиндр поступает горячим, его объем растет, а плотность уменьшается, что приводит к образованию высокообогащенной смеси, которая сгорает не полностью и вызывает детонацию двигателя. При детонации срок службы колец и поршней сокращается, что в конечном итоге может привести к выходу их из строя. Когда же воздух при помощи интеркулера охлаждается, его объем уменьшается, а плотность растет, вследствие чего в цилиндре образуется пригодная к эффективному сгоранию топливовоздушная смесь. Установка интеркулера позволяет повысить мощность двигателя на несколько лошадиных сил (в зависимости от типа и размера устройства). Именно поэтому его часто используют в тюнинге – для увеличения мощности.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector