Οι ενδιάμεσοι ψύκτες (γνωστοί και ως ψύκτες αέρα φόρτισης) αυξάνουν την απόδοση καύσης κινητήρων εξοπλισμένων με εξαναγκασμένη εισαγωγή αέρα (υπερσυμπιεστές ή υπερσυμπιεστές), αυξάνοντας έτσι την ισχύ του κινητήρα, την απόδοση και την απόδοση καυσίμου.
Ένας στροβιλοσυμπιεστής συμπιέζει τον αέρα καύσης εισαγωγής, αυξάνοντας την εσωτερική του ενέργεια αλλά και αυξάνοντας τη θερμοκρασία του. Ο ζεστός αέρας είναι λιγότερο πυκνός από τον κρύο αέρα, γεγονός που τον κάνει να καίει λιγότερο αποτελεσματικά.
Ωστόσο, με την εγκατάσταση ενός ενδιάμεσου ψύκτη μεταξύ του υπερσυμπιεστή και του κινητήρα, ο πεπιεσμένος αέρας εισόδου ψύχεται πριν φτάσει στον κινητήρα, αποκαθιστώντας έτσι την πυκνότητά του και φέρνοντας τη βέλτιστη απόδοση καύσης.
Το intercooler, ως εναλλάκτης θερμότητας, μπορεί να εκκενώσει τη θερμότητα που παράγεται κατά τη διαδικασία αερίου συμπιεστή του στροβιλοσυμπιεστή. Ολοκληρώνει αυτό το βήμα μεταφοράς θερμότητας μεταφέροντας θερμότητα σε άλλο ψυκτικό μέσο, συνήθως αέρα ή νερό.
Αερόψυκτος (γνωστός και ως τύπου blast) intercooler
Στην αυτοκινητοβιομηχανία, η αυξανόμενη ζήτηση για πιο αποδοτικούς κινητήρες με χαμηλότερες εκπομπές ρύπων έχει οδηγήσει πολλούς κατασκευαστές να αναπτύξουν στροβιλοκινητήρες μικρότερης χωρητικότητας για να επιτύχουν τον ιδανικό συνδυασμό απόδοσης κινητήρα και απόδοσης καυσίμου.
Στις περισσότερες εγκαταστάσεις αυτοκινήτων, οι αερόψυκτοι ενδιάμεσοι ψύκτες μπορούν να παρέχουν επαρκή ψύξη και να λειτουργούν όπως τα καλοριφέρ αυτοκινήτου. Όταν το όχημα κινείται προς τα εμπρός, ο ψυχρότερος ατμοσφαιρικός αέρας αναρροφάται στο intercooler και στη συνέχεια μέσω της ψύκτρας, μεταφέροντας τη θερμότητα από τον υπερτροφοδοτούμενο αέρα στον ψυχρότερο αέρα περιβάλλοντος.
Υδρόψυκτος ενδιάμεσος ψύκτης
Σε περιβάλλοντα όπου η ψύξη αέρα δεν εφαρμόζεται, οι υδρόψυκτοι ενδιάμεσοι ψύκτες είναι μια πολύ αποτελεσματική λύση. Οι υδρόψυκτοι εναλλάκτες θερμότητας συνήθως χρησιμοποιούν ένα σχέδιο εναλλάκτη θερμότητας "κέλυφος και σωλήνας", όπου το νερό ψύξης ρέει μέσω ενός "πυρήνα σωλήνα" στο κέντρο της μονάδας, ενώ ο θερμός φορτισμένος αέρας ρέει έξω από το σετ σωλήνων, μεταφέροντας θερμότητα καθώς ρέει μέσω του «κέλυφος» μέσα στον εναλλάκτη θερμότητας. Μετά την ψύξη, ο αέρας εκκενώνεται από τον υποψύκτη και τροφοδοτείται μέσω ενός αγωγού στον θάλαμο καύσης του κινητήρα.
Ο ρόλος και η αρχή λειτουργίας του intercooler αυτοκινήτου:
Ο ρόλος του intercooler αυτοκινήτου αντικατοπτρίζεται κυρίως στις ακόλουθες πέντε πτυχές:
1, μειώστε τη θερμοκρασία εισαγωγής κινητήρα. Η μείωση της θερμοκρασίας εισαγωγής μπορεί να βελτιώσει την απόδοση του φουσκώματος του κινητήρα, βελτιώνοντας έτσι την απόδοση ισχύος του κινητήρα.
2, μειώστε την κατανάλωση καυσίμου κινητήρα. Βελτιώνοντας την απόδοση του φουσκώματος του κινητήρα, κάθε σταγόνα καυσίμου και αέρα σχηματίζουν ένα καλό εύφλεκτο μείγμα, έτσι ώστε να επιτυγχάνεται η πλήρης καύση του καυσίμου.
3, ο ρόλος του αέρα ψύξης. Ο ενδιάμεσος ψύκτης μπορεί να ψύξει τον αέρα υψηλής θερμοκρασίας πριν εισέλθει στον κινητήρα για να αποφευχθούν προβλήματα όπως έκρηξη και εξάντληση φλόγας που προκαλούνται από τον αέρα υψηλής θερμοκρασίας που εισέρχεται απευθείας στον κινητήρα.
4, προσαρμοστείτε στο περιβάλλον εργασίας μεγάλου υψομέτρου. Αυξάνοντας την απόδοση του φουσκώματος, ο κινητήρας μπορεί να διατηρήσει μια σταθερή ισχύ εξόδου σε μεγάλα υψόμετρα.
5. Βελτιώστε την απόδοση ανταλλαγής αέρα του υπερτροφοδοτούμενου κινητήρα.
Προκειμένου να μειωθεί η θερμοκρασία του αέρα εισαγωγής, ο ρόλος του intercooler αντανακλάται κυρίως στις ακόλουθες πτυχές:
1. Μειώστε την επίδραση αγωγιμότητας των καυσαερίων στη θερμοκρασία του αέρα εισαγωγής. Η υψηλή θερμοκρασία των καυσαερίων θα προκαλέσει αύξηση της θερμοκρασίας του αέρα εισαγωγής, επηρεάζοντας την απόδοση του φουσκώματος του κινητήρα.
2, αποφύγετε τον μη ψυχόμενο φορτισμένο αέρα στον θάλαμο καύσης με αποτέλεσμα την έκρηξη και τη ρύπανση των απαερίων.
Η προσθήκη intercooler μπορεί να λύσει τις αρνητικές επιπτώσεις της θέρμανσης του αέρα μετά την υπερφόρτιση.
Επιπλέον, το intercooler μπορεί επίσης να μειώσει την κατανάλωση καυσίμου του κινητήρα, να βελτιώσει την προσαρμοστικότητα στο περιβάλλον σε μεγάλο υψόμετρο και να βελτιώσει την αντιστοίχιση και την προσαρμοστικότητα του υπερσυμπιεστή.
Ένας ενδιάμεσος ψύκτης αυτοκινήτου είναι ένα ψυγείο αερίου που τυλίγεται γύρω από έναν σωλήνα. Ο αέρας ρέει μέσα στο intercooler, ο οποίος απορροφά τη θερμότητα και ψύχει τον αέρα έξω.
Το intercooler αυτοκινήτου είναι ένα ψυγείο αερίου, το εσωτερικό του intercooler περιβάλλεται από σωλήνες, το αέριο διοχετεύεται από το ένα άκρο, το αέριο διοχετεύεται στην εσωτερική ροή του αγωγού στο intercooler, στη διαδικασία ροής η θερμότητα του αερίου απορροφάται από το intercooler, το ψυχρό αέριο ρέει από την άλλη άκρη, πολλοί πιστεύουν ότι αυτό είναι για να ψύξει τον στροβιλοσυμπιεστή. Στην πραγματικότητα όχι, το intercooler είναι για να ψύχει τον πεπιεσμένο αέρα. Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι ενδιάμεσων ψύξης για υπερτροφοδοτούμενους κινητήρες, ο ένας είναι αερόψυκτος και ο άλλος υδρόψυκτος.
Γιατί να ψύξετε τον προστιθέμενο αέρα;
Επειδή η θερμοκρασία του ίδιου του υπερσυμπιεστή είναι πολύ υψηλή, σε συνδυασμό με τη θερμοκρασία του αέρα μετά τη συμπίεση θα αυξηθεί περαιτέρω, έτσι η θερμοκρασία του αέρα μετά τον υπερσυμπιεστή μπορεί εύκολα να σπάσει τους 100 βαθμούς Κελσίου. Μετά την άνοδο της θερμοκρασίας του αέρα, η πυκνότητα θα μειωθεί και η περιεκτικότητα σε οξυγόνο θα μειωθεί φυσικά μαζί, έτσι ώστε το οξυγόνο στον κύλινδρο να είναι λιγότερο, πράγμα που θα επηρεάσει αναπόφευκτα την απόδοση. Και η θερμοκρασία εισαγωγής είναι πολύ υψηλή και είναι εύκολο να προκαλέσει κρούση, επομένως ο υπερτροφοδοτούμενος κινητήρας πρέπει να ψύχει τον πεπιεσμένο αέρα.
Το αερόψυκτο intercooler βρίσκεται στο μπροστινό μέρος, με απλά λόγια, είναι ένα συνηθισμένο ψυγείο και η ροή αέρα που ρέει μέσα από το μπροστινό μέρος κατά την οδήγηση επηρεάζει το ψυγείο αέρα για να επιτύχει απαγωγή θερμότητας του αέρα εισαγωγής. Επειδή η θερμοκρασία του αέρα είναι χαμηλή και η ροή του αέρα είναι μεγάλη κατά την οδήγηση, η επίδραση απαγωγής θερμότητας του αερόψυκτου ιντερψύκτη είναι πολύ καλή. Επιπλέον, η δομή είναι σχετικά απλή και το κόστος χαμηλότερο.
Ωστόσο, ο αγωγός ροής αέρα του αερόψυκτου ενδιάμεσου ψύκτη είναι πολύ μεγάλος και ο αέρας πρέπει να περάσει από τον υπερσυμπιεστή μέσω του αγωγού προς τα εμπρός και στη συνέχεια μέσω του αγωγού στο γκάζι μετά την ψύξη, γεγονός που θα επιδεινώσει την υστερία του στροβίλου. Επιπλέον, όσο μικρότερη είναι η μετατόπιση και όσο χαμηλότερη η ταχύτητα, τόσο πιο εμφανής είναι η πρόσκρουση, έτσι στις πρώτες μέρες, όταν οι άνθρωποι δεν ήταν πολύ ευαίσθητοι στην υστέρηση του στροβίλου, πολλά αυτοκίνητα χρησιμοποιούσαν αερόψυκτους ενδιάμεσους ψύκτες. Επιπλέον, το αερόψυκτο intercooler σε χαμηλή ταχύτητα, επειδή δεν υπάρχει αρκετή ροή αέρα, το φαινόμενο απαγωγής θερμότητας θα μειωθεί.
Οι υδρόψυκτοι ενδιάμεσοι ψύκτες ψύχονται από ψυκτικό κινητήρα και το μήκος του σωλήνα μπορεί να είναι μικρότερο, γεγονός που μπορεί να μειώσει την υστέρηση του στροβίλου. Και η κυκλοφορία του ψυκτικού υγρού είναι σταθερή, μην ανησυχείτε για το αποτέλεσμα ψύξης σε χαμηλή ταχύτητα.
Ωστόσο, το υδρόψυκτο intercooler κοστίζει περισσότερο και επειδή η θερμοκρασία του ψυκτικού δεν είναι χαμηλή όταν το ζεστό αυτοκίνητο είναι ζεστό, το συνολικό αποτέλεσμα ψύξης δεν είναι τόσο καλό όσο ο αερόψυκτος τύπος.
Το intercooler χρησιμοποιείται για την ψύξη του υπερσυμπιεσμένου αέρα, ο αέρας μετά τον υπερσυμπιεστή, η πίεση αυξάνεται, η θερμοκρασία αυξάνεται, μέσω της ψύξης του intercooler μπορεί να μειώσει τη θερμοκρασία του πεπιεσμένου αέρα, έτσι ώστε να βελτιωθεί η πυκνότητα του αέρα, να βελτιωθεί την απόδοση του φουσκώματος, προκειμένου να επιτευχθεί ο σκοπός της βελτίωσης της ισχύος του κινητήρα ντίζελ και της μείωσης των εκπομπών.
Το intercooler είναι μέρος του συστήματος συμπίεσης. Όταν ο αέρας συμπιέζεται σε υψηλή αναλογία, θα παράγει υψηλή θερμότητα, η οποία θα μειώσει την πυκνότητα διαστολής του αέρα και ταυτόχρονα, θα προκαλέσει ζημιά στη θερμοκρασία του κινητήρα. Για να επιτευχθεί υψηλότερη ογκομετρική απόδοση, ο αέρας υψηλής θερμοκρασίας πρέπει να ψύχεται πριν από την έγχυση στον κύλινδρο.
Αυτό απαιτεί την εγκατάσταση ενός καλοριφέρ, η αρχή είναι παρόμοια με το ψυγείο της δεξαμενής νερού, ο αέρας υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής πίεσης διασπείρεται σε πολλούς μικρούς σωλήνες και υπάρχει αέρας σε θερμοκρασία δωματίου που ρέει με υψηλή ταχύτητα έξω από το σωλήνα, έτσι όπως για να επιτευχθεί ο σκοπός της ψύξης. Επειδή αυτό το ψυγείο βρίσκεται μεταξύ του κινητήρα και του υπερσυμπιεστή, ονομάζεται επίσης κεντρικό ψυγείο, που αναφέρεται ως ενδιάμεσος ψύκτης.
Σχετικά με το ρόλο του intercooler αυτοκινήτου:
1. Βελτιώστε την απόδοση ισχύος του κινητήρα. Η χαμηλότερη θερμοκρασία εισαγωγής αυξάνει την απόδοση του φουσκώματος του κινητήρα, επομένως η απόδοση ισχύος του κινητήρα μπορεί να βελτιωθεί.
2, μειώστε την κατανάλωση καυσίμου κινητήρα. Η απόδοση του φουσκώματος του κινητήρα βελτιώνεται έτσι ώστε κάθε σταγόνα καυσίμου να μπορεί να σχηματίσει ένα καλό εύφλεκτο μείγμα με τον αέρα και κάθε σταγόνα καυσίμου να καίγεται πλήρως.
3, μειώνει την πιθανότητα αναφλεγμονής του κινητήρα. Ο αέρας και το καύσιμο υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής πίεσης σχηματίζουν καύσιμο αέριο υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής πίεσης, το οποίο είναι εύκολο να ξεφουσκώσει στον κύλινδρο του κινητήρα. Η μείωση της θερμοκρασίας εισαγωγής μπορεί να περιορίσει αποτελεσματικά την ανάφλεξη του κινητήρα. Η εκτόνωση μπορεί να προκαλέσει ασυνήθιστα κουνήματα του κινητήρα και ζημιά στα εξαρτήματα του κινητήρα.
4, προσαρμόζονται καλύτερα στο περιβάλλον εργασίας μεγάλου υψομέτρου. Η περιεκτικότητα σε οξυγόνο σε μεγάλο υψόμετρο είναι χαμηλή, βελτιώνει την απόδοση φουσκώματος έτσι ώστε η ισχύς του κινητήρα να μπορεί να διατηρηθεί.
Η λειτουργία του intercooler είναι να μειώνει τη θερμοκρασία εισαγωγής του κινητήρα. Γενικά κατασκευασμένο από υλικό κράματος αλουμινίου. Ανάλογα με το διαφορετικό ψυκτικό μέσο, οι συνήθεις ενδιάμεσοι ψύκτες μπορούν να χωριστούν σε δύο τύπους: αερόψυκτους και υδρόψυκτους.
(1) Ο αερόψυκτος τύπος χρησιμοποιεί εξωτερικό αέρα για να ψύχει τον αέρα που διέρχεται από το ενδιάμεσο ψυγείο. Το πλεονέκτημα είναι ότι ολόκληρο το σύστημα ψύξης έχει λιγότερα εξαρτήματα και η δομή είναι σχετικά απλή από τον υδρόψυκτο ενδιάμεσο ψύκτη. Το μειονέκτημα είναι ότι η απόδοση ψύξης είναι χαμηλότερη από αυτή του υδρόψυκτου ενδιάμεσου ψύκτη, ο οποίος γενικά απαιτεί μεγαλύτερο αγωγό σύνδεσης και η αντίσταση διέλευσης αέρα είναι μεγαλύτερη. Οι αερόψυκτοι ενδιάμεσοι ψύκτες έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως λόγω της απλής δομής τους και του χαμηλού κόστους κατασκευής τους. Οι περισσότεροι υπερτροφοδοτούμενοι κινητήρες χρησιμοποιούν αερόψυκτους ενδιάμεσους ψύκτες, όπως οι κινητήρες των οχημάτων εκτός δρόμου Huatraca TCI και των αυτοκινήτων FAW-Volkswagen Bora 1.8T.
(2) Η υδρόψυξη χρησιμοποιεί νερό ψύξης που κυκλοφορεί για να ψύχει τον αέρα μέσω του ενδιάμεσου ψύκτη. Το πλεονέκτημα είναι ότι η απόδοση ψύξης είναι υψηλότερη και η θέση εγκατάστασης είναι πιο ευέλικτη, δεν χρειάζεται να χρησιμοποιήσετε μακρύ σωλήνα σύνδεσης, καθιστώντας ολόκληρο τον σωλήνα εισαγωγής πιο ομαλό. Το μειονέκτημα είναι ότι απαιτεί ένα σύστημα κυκλοφορίας νερού που είναι σχετικά ανεξάρτητο από το σύστημα ψύξης του κινητήρα, επομένως ολόκληρο το σύστημα έχει περισσότερα εξαρτήματα, υψηλότερο κόστος κατασκευής και πολύπλοκη δομή. Η εφαρμογή υδρόψυκτων intercoolers είναι σχετικά σπάνια, γενικά χρησιμοποιείται σε οχήματα με κινητήρες στη μέση ή πίσω και σε κινητήρες μεγάλου κυβισμού, όπως το αυτοκίνητο Mercedes-Benz S400 CDI και το αυτοκίνητο Audi A8 TDI εξοπλισμένο με κινητήρες που χρησιμοποιούν νερό -ψύκτες ιντερψύκτες.
