Одним из способов повышения мощности двигателя внутреннего сгорания является установка компрессора с механическим или газодинамическим приводом. Нагнетатели устанавливаются в заводских условиях или в тюнинговых ателье. Владельцу, решившему улучшить динамические характеристики своей машины, необходимо знать, что такое интеркулер в автомобиле.
Что такое интеркулер и зачем он нужен?
Во время работы системы турбонаддува поступающий внутрь воздух сжимается под давлением. Вследствие этого меняется плотность воздушной смеси, а ее температура увеличивается практически до 200-т градусов (Цельсия). Способствует изменению температуры не только сжатие, но и нагревание самим турбокомпрессором, который прогревается за счет отработанных газов. Результат резкого повышения температуры – снижение плотности воздуха. Это приводит к понижению давления при наддуве.
Интеркулер используется для понижения температуры воздушной смеси на 50-60 градусов (Цельсия). За счет этого цилиндры смогут накапливать больше воздуха, что спровоцирует увеличение мощности двигателя. Специалисты утверждают, что показатель мощности мотора изменится на 3% за 10 градусов, на которые была снижена температура. Хороший интеркулер способен повысить значение мощности на 20%, но не более. Вместе с этим снижается риск детонации отходящих газов.
Цикл работы интеркулера
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).
Разновидности интеркулеров – что заливают в интеркулер?
Воздушный интеркулер
. Устройство, работающее по схеме «воздух-воздух», получило широкое распространение среди автовладельцев за счет простоты конструкции. Для охлаждения воздушной смеси используется система трубок и пластин. Трубки увеличивают путь, который должен пройти воздух, пластины – обеспечивают оптимальную теплоотдачу. Единственным минусом является потеря давления наддува, что происходит по причине смены направления трубок, а значит – возникновения препятствий на пути воздуха.
Виды интеркулеров.
Эффективность воздушного интеркулера проявляется на скорости более чем 30 км/ч. Местом для установки устройства может быть:
- Пространство под капотом автомобиля прямо над двигателем (воздухозаборники вырезаются в капоте).
- Пространство за передним бампером (воздухозаборники вырезаются в бампере).
- Пространство в боковых частях крыльев (воздухозаборники вырезаются в крыльях).
Второй и третий вариант встретить можно чаще, ведь именно они обеспечивают большую интенсивность обдува теплообменника. Примером могут стать модели Subaru Impreza и Mitsubishi Lancer. Кроме того воздушный тип интеркулера пользуется популярностью у владельцев грузовиков и крупногабаритных внедорожников.
Жидкостный интеркулер
. В отличие от воздушного типа, жидкостный аналог считается более эффективным в работе. Он обладает сложной конструкцией, которая включает:
- Воздушный радиатор.
- Блок управления.
- Систему патрубков.
- Водяной насос.
- Прочее.
Полученная двухконтурная система охлаждения может использовать в качестве жидкости не только воду, но и хладагент (антифриз, тосол или жидкий азот). За счет свойств этих жидкостей происходит быстрая теплоотдача и остывание воздушной смеси.
Недостатками жидкостного интеркулера являются: время необходимое для остывания охлаждающей жидкости и стоимость устройства вместе с дополнительными приборами.
Расположение в двигателе и влияние на его мощность
Поскольку интеркулер служит для снижения температуры воздушной массы, то его устанавливают перпендикулярно продольной оси автомобиля в зоне, продуваемой встречным потоком. Если фронтальная часть машины имеет плотную компоновку, то теплообменник выносят в полость переднего крыла. Подобная схема используется на автомобилях Mitsubishi Lancer Evolution и продукции концерна VAG, оснащенных бензиновыми или дизельными моторами с турбокомпрессорами.
Из-за плотной компоновки моторного отсека на Subaru Impresa WRX место для установки теплообменника располагается поверх головки блока. На капоте прорезано специальное окно с дефлекторами, направляющими встречный поток на радиатор.
Подобная методика используется владельцами при установке нагнетателей с системой промежуточного охлаждения воздуха на автомобили с моторами атмосферного типа.
Достоинства и недостатки интеркулера
Как уже говорилось ранее, использование интеркулера позволяет добиться лучших показателей мощности двигателя. Но это еще не все. Улучшенное наполнение цилиндров экономит топливо, расходуя его более эффективно. Работа интеркулера снижает токсичность выхлопных газов, что благотворно сказывается на окружающей среде и наверняка заинтересует всех, кто заботиться о природе.
К недостаткам применения интеркулера стоит отнести:
- Необходимость в немалом свободном пространстве под капотом;
- Дорогое обслуживание после повреждений интеркулера.
Чаще всего повреждениям подвергается устройство, установленное в носовой части машины. Оно может быть выведено из строя попаданием мелких камней или легким ДТП.
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.
Какой интеркулер выбрать – оптимальные технические характеристики
Интеркулер «воздух-воздух» стоит выбирать в зависимости от типа двигателя и его характеристик. Основными конструктивными параметрами при проектировании устройства являются:
- Общая площадь всех трубок и пластин. Чем выше ее показатель, тем эффективнее будет справляться со своей задачей интеркулер. Для каждого двигателя существует оптимальное значение площади. Оно гарантирует отличный КПД. Более крупные теплообменники могут дать прибавку к КПД, но она окажется незначительной.
- Внутреннее сечение. Оптимальное значение позволяет избежать потерь давления воздуха в интеркулере.
- Толщина стенок теплообменника. Не стоит думать, что толстые стенки лучше. Для эффективной работы устройства подойдут средние значения толщины.
- Значение фронтальной площади. От этого параметра зависит количество воздуха, которое пройдет через устройство. Чем больше воздушной смеси пройдет по патрубкам, тем выше охлаждающая способность интеркулера.
- Форма труб интеркулера. Для того чтоб избежать потери потока, следует следить, чтобы в переходных частях были сегменты конической формы, а на изгибах трубок всегда оставались максимальные радиусы.
- Герметичность соединительных патрубков. Отсутствие герметичности приведет к потере давления при наддуве. Материал, из которого изготовлены патрубки, должен обладать высокой устойчивостью к воздействию бензина, машинного масла или высоких значений температуры. Качественный материал убережет патрубки от повреждений и нарушения герметичности.
- Направление потока в теплообменнике. Должно создавать все условия для того, чтобы значение проходного сечения было максимальным.
Изучив конструктивные параметры, каждый автовладелец сможет понять, что же влияет на работу и сам выбрать нужный ему интеркулер из всего представленного ассортимента.
Соблюдение технических требований позволяет создать идеальный вариант устройства для определенного типа машины.
На что обратить внимание при выборе интеркулера
Есть несколько нюансов, которые нужно учитывать при выборе устройства:
- Слишком большой агрегат буде весить немало, однако не стоит отдавать предпочтение и чересчур миниатюрным изделиям. От интеркулера размером с книгу не будет никакой пользы и точно не повысится мощность мотора. Поэтому нужно прикинуть, какой агрегат подойдет для конкретного авто и подбирать устройство исходя из габаритов посадочного места.
- Трубки, по которым будет проходить воздух, должны быть достаточно большими, чтобы воздушные массы не задерживались с них и не теряли энергию.
- Не обязательно выбирать толстые платины теплообменника. Важна их площадь, а не толщина. Более «толстые» конструкции прибавляют только вес всей установке, на мощностные показатели они не влияют.
- Лучше, если трубки будут конической формы.
Также нужно удостовериться, что патрубки надежно соединены. Особенно это касается водяных моделей. В них нельзя допускать утечки охлаждающей жидкости, так как ее объем должен быть постоянным для корректной работы всей системы.
Особенности эксплуатации интеркулера
Современные интеркулеры не требуют особого ухода. Периодический осмотр устройства и знание основных признаков выхода из строя его частей позволяет своевременно обнаружить проблему и устранить ее без серьезных последствий.
Чаще всего происходит разрыв патрубка или теплообменника. Причиной этого является высокое давление. Определить проблему можно по резкому снижению мощности двигателя и увеличению количества топлива, потребляемого автомобилем.
Избежать снижения эффективности работы промежуточного охладителя можно периодически промывая его. Избавившись от мелкого мусора можно не бояться забитых сот, которые негативно сказываются на свойствах интеркулера.
Обратите внимание на то, что при промывке ни в коем случае нельзя прибегать к использованию аппаратов высокого давления. Сильная струя воды, направленная на соты может погнуть их стенки и нарушить работу.
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.
Как увеличить эффективность интеркулера?
Орошение интеркулера водой
Обладатели спортивных автомобилей прибегают к орошению теплообменника водой. Такая мера позволяет увеличить эффективность работы воздушного интеркулера. Примером, модели автомобиля, где штатно используется специальный опрыскиватель, является – Subaru Impreza WRX STI и все ее модификации. Для того чтобы обеспечить дополнительное устройство необходимым количеством воды в багажник устанавливается 12-и литровый бачок. Дополнительный электромотор позволяет быстро передать воду в опрыскиватель после нажатия кнопки на приборной панели.
Модели жидкостного типа не нуждаются в модификациях. Единственное, что можно сделать для улучшения работы интеркулера – это выбрать охлаждающую жидкость, которая будет эффективнее справляться с задачей и быстрее остывать.
Виды
Бывает несколько видов интеркулеров: «воздух/воздух» и «воздух/вода». Существуют и специальные виды интеркулеров, которые могут охладить поступающий воздух до температуры ниже температуры окружающей среды. Такая высокая эффективность достигается благодаря применению льда или нитроса (закиси азота).
- Интеркулеры «воздух/воздух» Тип интеркулеров «воздух/воздух» отличается надежностью и довольно простой конструкцией, в которую входит труба и пластинчатый радиатор. Как понятно из названия, для охлаждения подобный интеркулер использует воздух, поэтому его эффективность, которая напрямую зависит от размера устройства, не особенно высока.
Принцип работы интеркулера «воздух/воздух» состоит в том, что через трубчатые пластины радиатора проходит воздушный поток. Внутри тонких труб обычно имеются небольшие перегородки, создающие турбулентность и повышающие обмен тепла.Как правило, интеркулеры производятся из алюминия. Воздух, который попадает при передвижении авто вперед, отвечает за понижение температуры внутри радиатора, унося избыток тепла в атмосферу.
- Интеркулеры «вода/воздух» Интеркулеры такого типа используются реже, чем интеркулеры «воздух/воздух», но, благодаря наличию некоторых достоинств, их часто применяют в тех случаях, когда под капотом мало места для установки интеркулера «воздух/воздух».
Интеркулеры «вода/воздух» подразумевают использование специального теплообменника, расположенного под капотом возле компрессора. Вода или специальная жидкость получает тепло, которое через размещенный спереди небольшой радиатор выходит наружу. Интеркулер «вода/воздух» состоит из блока управления, радиатора, теплообменника, насоса и труб.Преимущество водно-воздушного интеркулера состоит в том, что вода проводит тепло интенсивнее воздуха. Для того, чтобы поглощался рост температуры, в теплообменнике должно быть достаточно воды. Еще до того, как начнет работать насос, подающий холодную воду, теплообменник снижает температуру воздуха, который поступает в коллектор. Данная система работает достаточно эффективно, но если вода нагреется, потребуется время для того, чтобы она остыла.
Стоимость интеркулеров различного типа
Модельный ряд интеркулеров достаточно большой. Для отечественных автомобилей (к примеру, ВАЗов) можно выбрать недорогие варианты фронтального интеркулера. Стоимость устройства воздушного типа окажется в пределах от 3500 до 5400 рублей. Точное значение цены может зависеть от размеров теплообменника, диаметра входного патрубка, качества материала и конструкции, а также от производителя. Средний жидкостный интеркулер выйдет в пределах 5000-7000 рублей.
Владельцам иномарок придется изрядно потратиться, чтобы купить хороший интеркулер. Его цена намного выше, чем для отечественных автомобилей. Точное значение привести трудно, ведь для каждой модели подойдет определенный вид устройства. Но для примера скажем, что установка интеркулера на Audi A3 выйдет около 50 000 рублей.
Но и это не предел цены. Самыми дорогими считаются модели интеркулера для спортивных автомобилей. К примеру, HKS Intercooler предназначенный для автомобиля Subaru Impreza GRB выйдет около 120 тыс. рублей, для модели машины Toyota Supra – 118 тыс. рублей, а для такого известного болида, как Nissan GT-R R35 – от 250 тыс. рублей и более.
Стоит отметить, что среди всех видов встречаются и универсальные интеркулеры. Они могут подойти к нескольким моделям автомобилей в независимости от особенностей двигателя. Цена таких устройств превышает 4-е тыс. рублей.
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».
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.
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.
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.
