Kiedy silniki z turbodoładowaniem wkroczyły w nasze życie, okazały się powiewem świeżości dla miłośników szybkiej jazdy. Nawet silnik o małej pojemności skokowej był w stanie wyprodukować astronomiczną ilość koni mechanicznych dla atmosfery. Wielu kierowców, patrząc na moc nowej technologii, zaczęło wyposażać swoje silniki w turbodoładowanie, które pierwotnie nie były zaprojektowane do takiego trybu pracy.
Oczywiście rodzimi inżynierowie napotkali wiele pułapek. Było to nieuniknione i łatwe do przewidzenia w przypadku technologii, która nie została jeszcze przetestowana nawet w modelach produkcyjnych. Oczywiście od tego czasu wiele wody upłynęło, a turbodoładowane silniki nikogo już nie dziwią. W ciągu ostatnich kilku lat obietnice producentów, że zaczną wyposażać w takie silniki nawet budżetowe samochody, brzmiały coraz głośniej. Ale wtedy to wszystko było cudem. Jednym z problemów, z jakimi borykali się fani turbodoładowania, było chłodzenie. Nie silnika, ale powietrza.
Istota problemu
Pamiętasz z kursu fizyki w szkole średniej, że gęstość powietrza zmniejsza się po podgrzaniu. Sztuczka polega na tym, że sprężarka musi dostarczać do silnika sprężone powietrze, tj. powietrze o dużej gęstości. A ponieważ sama sprężarka nagrzewa się, a powietrze nie staje się zimniejsze, gdy wzrasta ciśnienie, w rezultacie do komory spalania doprowadzane jest gorące powietrze. Z tego powodu spada ciśnienie turbodoładowania, a tym samym jego wydajność. Problem ten rozwiązuje układ chłodzenia, który przepuszczając przez siebie powietrze zasysane przez sprężarkę, obniża jego temperaturę do obliczonych 50 stopni. To, do czego potrzebny jest intercooler, można wykonać na kilka sposobów: chłodzenie powietrzem, chłodzenie wodą, inny układ części i ich umiejscowienie pod maską. Istota tego nie zmienia się, intercooler działa jak chłodnica. W rzeczywistości czasami jest tak nazywany.
Oczywiście nie ma idealnych rozwiązań. Wadą tego konkretnego rozwiązania jest to, że chłodzenie stanowi przeszkodę dla ciągłego dopływu powietrza, co wpływa na wydajność poprzez obniżenie ciśnienia. Jednocześnie jednak schłodzone powietrze zapewnia większy przyrost mocy. Równowaga strat i zysków pozostaje w gestii inżynierów projektujących turbosprężarki. W rzeczywistości teoretycznie taki system można wykonać własnymi rękami, ale nie zalecamy tego niedoświadczonym kierowcom, ponieważ najmniejsza niedokładność w obliczeniach doprowadzi do dodatkowych obciążeń silnika, co znacznie przyspieszy jego zużycie i zmniejszy zasoby pracy.
Jeśli rozważymy kwestię chłodzenia powietrzem bardziej szczegółowo, to taki intercooler jest uniwersalny. Może być stosowany w prawie każdym silniku z turbodoładowaniem, ponieważ nie wymaga specjalnych złączy ani wejść do podłączenia. Z reguły znajduje się on pod maską samochodu, choć możliwe są różne warianty. Najważniejsze jest, aby znajdował się pomiędzy sprężarką a kolektorem dolotowym, tak aby powietrze przechodziło przez niego i schładzało się przed wejściem do komory spalania. Jeśli widziałeś samochody, zwłaszcza stare muscle cars, ze szczelinami w pokrywie maski, jest to wyraźny znak, że taki intercooler jest zainstalowany w samochodzie.
Intercooler powietrza jest chłodnicą. Zwykle jest to aluminium lub miedź, ze względu na właściwości przewodzenia ciepła tych metali. Zestaw podłużnie ułożonych metalowych rurek z płytami pomiędzy nimi, przez które wdmuchiwane powietrze przechodzi ze sprężarki przez uszczelnioną rurę, opóźnia ruch powietrza. Jednak podczas przechodzenia przez ten system powietrze stykające się z rurami oddaje część energii cieplnej uzyskanej w procesie pracy sprężarki i przez króciec dostaje się do kolektora dolotowego. Taka jest ogólna zasada działania chłodnicy międzystopniowej. Chłodnica międzystopniowa dla silnika wysokoprężnego nie różni się konstrukcyjnie od chłodnicy międzystopniowej dla silnika benzynowego. Różnią się jedynie wytwarzane i przetwarzane przez niego temperatury, ponieważ temperatura zapłonu oleju napędowego jest wyższa niż temperatura zapłonu benzyny. Jeśli mówimy o przednim intercoolerze, który jest zwykle instalowany w przednim zderzaku, to dla niego specjalnie wycięto wloty powietrza o pośredniej geometrii profilu, tak aby objętość napływającego powietrza była większa. Rura od niego idzie do kompresora głęboko w przestrzeni pod maską, a rura wylotowa — zwykle po drugiej stronie — jest prowadzona do silnika. Ich konstrukcja jest identyczna, ale w tym schemacie powietrze pokonuje większą odległość. W ten sposób jest bardziej chłodzone, ale spadek mocy jest większy ze względu na opóźnienie w dopływie powietrza do komory spalania.
Ewolucja podejścia
Chłodnice międzystopniowe chłodzone wodą zapowiadały się jako nowe osiągnięcie technologiczne. Zasada działania tego intercoolera jest taka sama jak jego powietrznego odpowiednika, ale niuanse działania są inne. Woda lepiej rozprasza ciepło, więc oprócz chłodnicy powietrza znajdują się rurki wypełnione cieczą, przez które przepływa powietrze oddające ciepło. Oprócz chłodnic, ten intercooler wymaga pompy wodnej, rur i jednostki sterującej. Z jednej strony komplikuje to konstrukcję, ale z drugiej czyni ją bardziej wydajną. Jednocześnie jednak, gdy woda jest podgrzewana, potrzebuje więcej czasu na schłodzenie. Dlatego też czas reaktywacji chłodnicy międzystopniowej po zatrzymaniu wzrasta. Jak dotąd problem ten nie został rozwiązany, ale producenci samochodów, w szczególności Volkswagen, którego silniki wykorzystują tę technologię, pracują nad tym. W rzeczywistości chłodzenie wodne jest jak dotąd stosowane tylko w tych silnikach TSI, a zdecydowana większość innych producentów nadal preferuje tradycyjną opcję powietrzną. Biorąc jednak pod uwagę wydajność chłodzenia cieczą, warto poczekać na dalszy rozwój tej technologii. W końcu wskaźniki pozwalają uczynić ten system bardziej kompaktowym, nawet pomimo większej liczby części składowych.
Cena i wartość
Tak jak sama technologia turbodoładowania była witana w swoim czasie z entuzjazmem, tak i intercooler spotkał się z ciekawością i nieufnością. Szybko jednak doceniwszy wszystkie zalety jego pracy, kierowcy uczynili z niego praktycznie niezbędny element samochodu z turbodoładowanym silnikiem. Intercooler daje to, co jest tak niezbędne w procesie spalania paliwa wzbogaconego powietrzem — prawidłowy reżim temperaturowy — i znacznie zwiększa wydajność pracy oraz zmniejsza zużycie materiałów silnika.
Похожие записи:
Detailing samochodowy: koncepcja, korzyści
Jak samodzielnie wymienić olej w układzie wspomagania kierownicy
Odmiany i przeznaczenie osłon nadkoli montowanych na nadkolach samochodów
Historia marki Dodge
3 wskazówki, które pomogą Ci bezpiecznie dojechać z przebitą oponą do warsztatu samochodowego
Jak wybrać kolor samochodu — na co zwrócić uwagę?