Статья про интеркулер, выбор, расчет, установка

Для чего интеркулер нужен в автомобиле?

Для охлаждения системы турбонаддува. Однако, это только верхушка айсберга. Наличие такой рабочей системы прямо влияет на состояние автомобиля:

  • благодаря охлаждению цилиндры лучше наполняются воздухом, что приводит к приросту мощности (примерно на 5%);
  • экономия топлива;
  • снижается количество выбросов вредных веществ в атмосферу;
  • увеличивается срок службы двигателя;

Все вышеперечисленные признаки свойственны всем видам интеркулера. Отличие заключается лишь в способе теплоотвода. Газовый теплообмен происходит благодаря движению газа по патрубкам и сотам. Поскольку металл имеет высокие показатели обмена температурами, то воздух быстро остывает и проходит дальше по системе. Жидкостный интеркулер использует воду как рабочую сферу. Вода быстро забирает тепло и затрагивает всю поверхность рабочей части. Это выгодно, ведь в таком случае интеркулер можно установить в любом месте подкапотного пространства, и необходимость в наличие воздухозаборника попросту пропадает. Удобно, но весьма затратно. Жидкостный теплообменник обойдется в кругленькую сумму, потому как сама конструкция будет на порядок сложнее, и установка потребует не малого труда. Поэтому чаще всего используют именно газовое охлаждение — просто и быстро. Для наглядного примера приведем числовые значения стоимости. Установка на отечественный автомобиль газовой системы обойдется 5000 — 5500 рублей. Жидкостный для такого же автомобиля имеет стоимость в размере 6000 — 7000 рублей. На примере иномарки цены гораздо выше: газовый имеет ценник в 50 т.р., а вот жидкостный примерно 150 — 200 т.р. Конечно, на безопасном состоянии автомобиля не экономят, но ценовая политика уже дает понять, что работа весьма серьезная.

Теперь стоит определиться с тем, на что необходимо в первую очередь обратить внимание при выборе интеркулера:

  1. Габаритные размеры. Автомобили разные, соответственно, и свободное пространство под капотом у каждого будет разное. Стоит заранее подумать, какие габариты будут оптимальными при установке.
  2. Внутреннее сечение патрубков. По каждому патрубку будет проходить нагретый воздух. Его движение будет напрямую зависеть от условия сохранения давления в трубке. Поэтому выбирать сечение нужно такое, чтобы потеря давления на соответствующем участке была незначительной.
  3. Направление труб. Исходя из простых законов аэрогазодинамики, на изгибах труб происходит уменьшение величины потока. Лучше всего использовать максимально возможный радиус в местах изгиба, а в переходах сопла конической формы. Лучшим решением будет проконсультироваться у соответствующего мастера в вопросах выбора и установки теплообменника.

В заключение стоит напомнить основные моменты:

Интеркулер — промежуточная охлаждающая система надуввочного воздуха. Основные задачи системы — отвод тепла воздуха, нагреваемого в компрессоре, поддержание термического баланса, минимизировать показатель давления, сохранение инерциальной энергии потока. Результат работы системы — увеличение мощности двигателя автомобиля, сниженный расход рабочих жидкостей, увеличение срока службы ДВС. Понимая все нюансы работы теплообменника можно не только качественно улучшить ходовые характеристики автомобиля, но и обеспечить его плавную и стабильную работу. Также не нужно забывать о критериях выбора и о возможностях консультации с мастерами соответствующего профиля.

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.

Почему интеркулер в масле?

Интеркулер в масле

Масло в интеркулере – первый признак опасной проблемы. Определить насколько она серьезна можно лишь при визуальном осмотре деталей. Способствует этому и знание основных причин попадания масла в интеркулер:

  • Неисправность маслопровода, расположенного между картером двигателя и турбиной. Сливной патрубок не должен быть пережатым или поврежденным. Результатом повреждений маслопровода может быть высокой давление в системе, которое приведет к появлению микротрещин в промежуточном радиаторе охлаждения. Устранить их можно только посредством сварки.
  • Деформация материала маслопровода. Устранить деформацию позволит выравнивание положения трубы или замена уплотнителей. При чрезмерном количестве масла поможет лишь замена детали в сборе.
  • Выход из строя воздухоотвода в результате механических повреждений (образования отверстий). Для устранения проблемы необходима замена детали.
  • Неисправность масляного фильтра. Решит проблему замена фильтра и прочистка воздухоотвода.
  • Нарушение вентиляции картера. Проблема возникает после превышения уровня масла в картере мотора. Решить ее вряд ли получиться локальным ремонтом или частичной заменой деталей. Скорее всего, придется делать капитальный ремонт мотора с заменой многих деталей (колец, поршней, уплотнителей, сливной трубы и т.д.).

Небольшое количества масла в интеркулере турбированного мотора вполне нормальное явление, но если его там много, то уже стоит беспокоится на счет работоспособности турбины.

При резком спаде мощности, кроме турбины, обязательно проверяют и интеркуллер, поскольку даже малейшая утечка воздуха под давлением способствует значительному ее снижению.

Почему теплообменник может сломаться

Как любой другой механический узел автомобиля, интеркулер, в процессе работы может быть подвержен разного рода неисправностям.

Чаще всего они возникают вследствие несвоевременной замены расходных элементов и отсутствия должного уровня обслуживания всех сопутствующих узлов и элементов.

Одна из основных проблем с интеркулером связана с нарушением его герметичности. Проще говоря, его попросту рвёт. Такая проблема может быть вызвана рядом причин.

  1. Одна из них – механическое повреждение, вследствие попадания инородных предметов через решетку радиатора.
  2. Вторая имеет иное происхождение. Нередко, элементы теплообменника выходят из строя из-за высокого давления в системе.

Головную боль владельцам турбодизелей доставляют также и подводные патрубки. Случается, что в ходе длительной эксплуатации или попросту ввиду их низкого качества, они лопаются или теряют эластичность.

Важно помнить, что в данном случае нужно использовать только специальные соединительные и уплотнительные элементы, рассчитанные на заданные параметры. Это позволит добиться бесперебойной эксплуатации авто и избавит вас от лишних трат

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.

Зачем он нужен

Сначала нужно определить, что такое интеркулер и зачем это устройство в автомобиле. Элемент не является необходимым, но определённую пользу приносить может.

Если говорить о том, для чего конкретно нужен интеркулер, то ответом будет охлаждение. Деталь устанавливают на автомобиль таким образом, чтобы он оказался промежуточным компонентом между цилиндрами и системой подачи воздуха.

Важно заметить, что такое устройство как интеркулер можно устанавливать на дизель и бензиновые моторы. Главным условием является наличие турбины

Только на турбированном двигателе интеркулер способен проявить свои сильные качества. Поскольку мы уже сказали, для чего нужен этот элемент, следует внести определённые пояснения.

Единственное, для чего служит автомобильный интеркулер, это охлаждение. Элемент понижает температуру поступающего в цилиндры воздуха, используя принцип повышения плотности. Это позволяет поднять давление в цилиндрах и сделать топливовоздушную смесь более обогащённой.

В среднем при оснащении силового агрегата таким компонентом, удаётся поднять исходную мощность мотора на 10-15%. При высокой изначальной мощности двигателя, такой прирост становится хорошо заметным и ощутимым. Вот зачем машинам нужны интеркулеры.

По своим внешним характеристикам ИК напоминает обычный автомобильный радиатор, конструкция которого состоит из патрубков и специальных пластин. Чтобы устройство могло дополнительно охлаждать поступающий воздух, на трубках приварены пластины, изготовленные из алюминия или меди.

Непосредственно в подкапотном пространстве ИК следует размещать между компрессором автотурбины и впускным коллектором. Обычно элементы монтируют впереди двигателя немного ниже основного радиатора, либо непосредственно над силовой установкой. Есть и такие модели автомобилей, где ИК ставят на крылья.

Виды интеркулеров

В зависимости от конструкции и принципов работы интеркулеры делятся на два вида:

Воздушный

Интеркулер простой конструкции представляет собой ряд трубок, соединённых между собой рядами пластин. По сути, предназначение детали – пропуск по трубкам поступающего извне воздуха. Пластины позволяют увеличить площадь теплоотдачи, и за счёт этого воздух успевает охладиться, прежде чем попадёт в турбину.

Воздушный интеркулер позволяет снизить температуру подаваемого в турбину воздуха на 40-50 градусов, что даёт от 12 до 15 % роста мощности двигателя. Эффективность работы детали можно оценить только на скорости выше 30-40 км/ч.

В воздушном интеркулере, также известном как «воздух-воздух», в качестве охладителя выступает поток надвигающегося воздуха

Воздушные модели устанавливают в трёх местах:

  1. Под капотом, непосредственно над двигателем.
  2. За передним бампером.
  3. В боковых пространствах крыльев.

Второй и третий вариант установки более целесообразны и встречаются чаще, поскольку обеспечивают интенсивность обдува. Воздушный интеркулер чаще всего устанавливается на внедорожниках и грузовиках.

Недостатками воздушных моделей считаются их большая масса и внушительные размеры.

Водный

В качестве охладителя в нём выступает вода, которая справляется с задачей гораздо эффективнее. Водяной интеркулер более компактный и не занимает много места под капотом авто. Хотя при его установке приходится находить пространство для насоса и датчика температуры. Но эффективность работы такого вида детали в несколько раз выше.

В среднем водный интеркулер понижает температуру на 60-70 градусов. В более совершенных и дорогих моделях в качестве охладителя выступает жидкость-хладагент: тосол, антифриз, жидкий азот. За счёт свойств таких ОЖ теплоотдача увеличивается вдвое по сравнению с моделями, работающими на воде.

Жидкость гораздо интенсивнее поглощает тепло, потому интеркулеры типа «вода-воздух» гораздо эффективнее своих воздушных собратьев

Однако у такого типа детали есть и некоторые минусы. У водяной модели более сложная конструкция. Работу детали регулируют водяной насос, датчик температуры и блок управления. Это приводит к повышению стоимости конструкции и сложности ремонта в случае поломки. Поэтому в моделях более низкого ценового диапазона используются в основном воздушные интеркулеры. Кроме того, данное устройство требует систематического контроля охлаждающей жидкости.

Эффективность интеркулера

Эффективность близких по размерам интеркулеров не одинакова вследствие их конструктивных особенностей. Производители иллюстрируют техническое описание своей продукции графиками эффективности в зависимости от плотности надувного воздуха. проходящего через теплообменник. Эффективностью интеркулера (Ei) называют отношение падения температуры в теплообменнике (ΔT) и нагрева воздуха в компрессоре (ΔTс):

Еi= ΔT/ ΔTс=(Т1-Т2)/(Т1-Та1).

По графикам эффективности производится окончательный выбор оптимального теплообменника из предварительно составленного по вычисленным габаритам ряда.

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).

Применение

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

(Твход нагнетателя)/(Твых нагнетателя) = (Рвход/Рвых)(n–1)/n.

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

  • Рвых./Рвхода = 1,5, следовательно, разность температур составляет 45 °C и после сжатия Твых = 65 °C;
  • Рвых/Рвхода = 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 Рвых/Рвхода = 1,5 плотность воздуха после сжатия (значит, и мощность) падает на 14 %; при отношении Рвых/Рвхода = 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.

Что такое Интеркулер на дизеле: принцип работы и причины поломки устройства

Дизельные двигатели в большинстве своём оснащаются системой турбонаддува. Такая доработка позволяет добиться высоких показателей мотора и значительно повысить эксплуатационные характеристики. Тем не менее, такая модернизация дизельного двигателя требует пересмотра традиционной системы его охлаждения.

Дело в том, что нагнетаемый в цилиндры воздух в значительной степени повышает температуру двигателя. А повышенный нагрев неизбежно приведёт к выходу из строя его основных узлов и деталей. Конструкция современных дизельных двигателей, оснащенных турбиной, лишена подобных недостатков во многом благодаря использованию теплообменника, более известного под названием «интеркулер» или «промежуточный охладитель».

Как эксплуатировать авто с интеркулером

Дизельный двигатель, конструкция которого отличается наличием турбокомпрессора с интеркулером, требует от водителя определенных навыков и умений.

Помимо всего прочего, при эксплуатации подобных моторов, следует придерживаться некоторых правил:

В первую очередь, необходимо принять к сведенью тот факт, что все турбодизеля, крайне чувствительны к качеству масла и топливу

Очень важно применять только те ГСМ, которые рекомендованы заводом-изготовителем;
Не следует эксплуатировать авто в режиме холостого хода длительное время. При низких оборотах двигателя не будет обеспечено его полноценное охлаждение, что негативно отразится на износостойкости его узлов;
Не следует впадать в панику при виде частиц масла на поверхности воздушного фильтра

Такое явление вовсе не говорит о том, что турбина требует замены, как утверждают многие «эксперты»;
По завершении каждой поездки следует оставить двигатель поработать некоторое время на холостом ходу, не более 1-2 минут;
Во время эксплуатации не следует использовать двигатель, что называется вполсилы. Время от времени ему нужна своего рода «встряска», конечно же, в пределах разумного.

Назначение интеркулера

Итак, интеркулером называется дополнительное охлаждающее устройство, обеспечивающие охлаждение воздушных масс, которые поступают из наддува, на турбированном движке. Устройство и принцип работы интеркулера напоминает обычный радиатор. И все-таки следует более подробно остановиться на том, зачем нужен.


Система охлаждения автомобиля

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.


Схема интеркулера

Зачем нужен интеркулер / доохладитель в двигателе

Современные двигатели подвергаются огромным нагрузкам, поэтому система охлаждения в них стала неотъемлемым элементом. И если с привычным охлаждением двигателя все понятно, то интеркулеры или доохладители до сих пор оставляют ряд вопросов.

Зачем нужен интеркулер в дизельном двигателе

Интеркулер — это воздушный теплообменник, который охлаждает поступающий из турбины воздух. Когда двигатель работает, теплый воздух из турбины проталкивается через внутреннее ядро ​​интеркулера, где часть его тепла рассеивается в окружающее пространство с помощью системы металлических трубок или пластинок. Поскольку интеркулер уменьшает температуру горячего воздуха до его поступления в камеру сгорания, это оказывает влияние на расход топлива эффект. Охлажденный воздух имеет гораздо более высокую плотность, следовательно, для детонации потребуется меньшее количество топлива. Повышенное содержание кислорода в топливной смеси позволяет топливу лучше сгорать, в следствие чего существенно снижается выброс вредных веществ.

Итак, интеркулер или доохладитель позволяют:

  • увеличить мощность и производительность двигателя;
  • снизить расход топлива, тем самым повысив экономичность мотора;
  • уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу;

Наиболее распространенные проблемы с интеркуллером

Чаще всего засоряются трубки сердечника интеркулера. Дело в том, что поступающий воздух даже после очистки содержит небольшое количество пыли, которая со временем оседает на трубках. К счастью, проблема легко решается промывкой сердечника водой под большим напором.

Гораздо хуже, когда сердечник теряет герметичность. Тогда будут наблюдаться низкое давление в системе, неправильное соотношение кислорода в топливно-воздушной смеси и, как следствие, снижение эффективности работы двигателя. Если разгерметизация вызвана не прокладкой, то сердечник доохладителя придется заменить.

Интеркулер всегда следует заменять при установке нового турбонагнетателя. В случае неисправности турбонаддува грязное масло или металлическая стружка от поврежденных деталей могут распространиться по всей системе и засорить каналы промежуточного охладителя. Когда устанавливается новый турбонагнетатель, система начинает работать с более высоким давлением, поэтому инородные частицы будут без задержек попадать в камеру сгорания, повреждая все на своем пути.

Для чего нужен интеркулер

Охладитель представляет собой своеобразный радиатор. Задачей устройства является охлаждение сжатого воздуха перед подачей в цилиндры ДВС. Охлаждение позволяет поместить большее количество воздуха в цилиндр, в результате чего удается сжечь больше горючего. Мощность двигателя при подаче холодного воздуха под давлением оказывается намного выше. Местом установки интеркулера закономерно выступает участок после турбины. Использование охладителя на дизеле позволило добиться прироста мощности, снизить токсичность отработавших газов, получить полное сгорание топливно-воздушной смеси, уменьшить расход топлива. Дизельный мотор с турбонаддувом стал более оборотистым, возросла моментная характеристика «на низах» и КПД двигателя, максимальная скорость дизелей стала выше.

Установка интеркулера на дизельный мотор обусловлена тем, что двигатели данного типа крайне требовательны к температуре рабочей смеси по сравнению с бензиновыми ДВС. Охладитель способен снизить температуру наддувочного воздуха до 55-70 градусов Цельсия.

Охлаждение воздуха в системе может происходить по следующим схемам:

  • воздушное охлаждение;
  • жидкостное охлаждение;
  • комбинированная схема;
  1. В первом случае воздух нагнетается турбокомпрессором и далее проходит по сотам интеркулера, отдавая избытки тепла в атмосферу. Данная схема напоминает работу радиатора системы охлаждения двигателя.
  2. Охлаждение по второй схеме предполагает прохождение воздуха через устройство, заполненное жидкостью для охлаждения. Подобное решение сложнее конструктивно и дороже, так как требует установки дополнительного насоса для прокачки жидкости, а также отдельных электронных блоков управления.
  3. Комбинированное охлаждение используется в конструкции турбонаддува на высокофорсированных гоночных автомобилях. Схема охлаждения надувочного воздуха в таких машинах включает в себя сразу несколько интеркулеров, одни из которых работают по принципу воздушного охлаждения, а другие представляют собой варианты жидкостных радиаторов. Охладители в комбинированных схемах задействуются последовательно.

Охлаждение по принципу воздух-воздух менее эффективно сравнительно со схемами воздух-вода и комбинированными решениями. При этом главным преимуществом воздушного радиатора является простота и доступность данного решения, что и обусловило повсеместную установку интеркулеров подобного типа на серийные дизельные и бензиновые автомобили.