Для чего нужен интеркулер?
Для того чтобы ПОЛНОСТЬЮ сжечь 1кг горючего(любого углеводородного) нужно около 3,5 кг кислорода. Такое количество кислорода содержится в 15кг воздуха.
Двигатель для приготовления горючей смеси не взвешивает ни топливо, ни окислитель. И то и другое в цилиндры поступает отмеренное ОБЪЁМАМИ. На примитивных двигателях никто и не пытался измерять сколько реально входит воздуха в цилиндры или впрыскивается топлива. По большому счёту на дизелях это и сегодня нафиг не нужно. Но ужесточение экологических норм с одной стороны и желание производителя заявить как можно бОльшую мощность двигателя с другой стороны — заставляют таки обвешивать дизель кучей датчиков. Что же делают эти датчики? Эти датчики позволяют понять сколько у нас на каждом такте поступает в камеру сгорания воздуха в ГРАММАХ и сколько поступает топлива в ГРАММАХ. И очень прецизионно ограничить подачу топлива в двигатель — буквально на грани от разрешённого законодательством.
Плотность и вязкость углеводородного топлива очень сильно зависит от температуры:
Плотность воздуха ещё сильнее зависит от температуры:
Потому для прецезионного смесеобразования нужно знать и температуру топлива и температуру воздуха. Но цель данной статьи не смесеобразование(этот вопрос мы уже разобрали в предыдущих статьях), а вполне прикладная задача — как напихать в цилиндры двигателя максимальное количество МОЛЕКУЛ воздуха.
Для сжатия воздуха обычно используется турбокомпрессор. Именно он позволяет удвоить, а то и утроить ДАВЛЕНИЕ воздуха во впускном коллекторе двигателя — соответственно удвоить, а то и утроить количество поступающего в цилиндры воздуха, а значит — позволит спалить и топлива больше и получить в итоге повышенную мощность с неизменного объёма двигателя.
Ну а при чём же здесь интеркулер?
При быстром(адиабатическом) сжатии воздуха его температура пропорционально растёт.
При сжатии воздуха до давления в 0.5атм избытка воздух нагреется на 45С просто в результате сжатия. Если сжимать воздух до давления 1атм избытка — то он нагреется уже на 85С. В современных высокофорсированных дизелях воздух сжимается до 2-3 атмосфер и его температура увеличивается до 200 градусов. Понятно, что за счёт теплопередачи от раскалённых лопаток, корпуса турбины и стенок впускного коллектора воздух будет нагрет ещё заметно сильнее.
Но с ростом температуры снижается ПЛОТНОСТЬ воздуха.
Если проанализировать грубо — то получается приблизительно такая зависимость при сжатии воздуха температурой +20С:
наддув 0,5атм — повышение темп воздуха на 45С — падение плотности воздуха на 15%
наддув 0,7атм — повышение темп воздуха на 65С — падение плотности воздуха на 23%
наддув 1атм — повышение темп воздуха на 85С — падение плотности воздуха на 30%
наддув 1,5атм — повышение темп воздуха на 100С — падение плотности воздуха на 34%
наддув 2атм — повышение темп воздуха на 125С — падение плотности воздуха на 42%
наддув 3атм — повышение темп воздуха на 160С — падение плотности воздуха на 55%
Считаем на пальцах:
Если турбина у нас качает 1атм избытка — то мы надеемся на удвоение количества(массы) воздуха, загоняемого в цилиндры. Но без эффективного интеркулера из-за снижения плотности воздуха при сжатии мы получим не удвоение МАССЫ воздуха, а лишь: Х*2100*70=1,4Х
Увы и ах!
Именно поэтому старые безинтеркулерные дизеля с примитивными турбинами(с давлением в прыжке до 0,7атм) и не блещут приростом мощности. Ибо — Х*1,7100*77=1,31Х
30% прироста МАКСИМУМ даже теоритически.
Практически всё обычно намного хуже из-за организации топливоподачи на этих дизелях.
Интеркулер позволяет заметно снизить температуру сжатого воздуха и таким образом повысить его плотность. Понятно, что охладить воздух после турбины обратно до температуры забортного воздуха практически не реально, но стремится к этому стОит. Правда на серийных автомобилях производитель этим вопросом редко заморачивается — потому мы и наблюдаем интеркулеры смешных размеров, нахлобученные поверх двигателей не в самом удачном с точки зрения охлаждения месте — сбить пиковую температуру(и вписаться в эконормы) хватает и таких. Именно из-за понижения выбросов азотистых соединений интеркулер и стал стандартным узлом любого турбодизеля — до такой степени стандартным(как и сам ТУРБОдизель), что надписи типа "2.8 intercooler turbo" давно исчезли с кузовов автомобилей.
Существует ещё один интересный момент.
В отличие от турбонагнетателя, где на "утрамбовку" воздуха затрачивается довольно существенная мощность(не верьте утверждениям, что турбина утилизирует "дармовую" энергию выхлопных газов — ничего дармового в этом мире не бывает), на "утрамбовку" воздуха интеркулером таких колоссальных затрат энергии обычно не требуется. Потому на режимах частичной мощности эффективный интеркулер позволяет значительно "разгружать" турбонагнетатель — ведь давление на впуске в двигатель можно снизить пропорционально росту плотности воздушного заряда.
Опять считаем на пальцах:
Пусть турбина давит 0.7атм избытка. Воздух нагревается на 65С. Плотность воздуха при этом падает на 23%.
Если установить интеркулер, который обеспечит снижение температуры сжатого турбиной воздуха хотя бы на 40-45С — то плотность воздуха после интеркулера возрастёт на 15%. Можно снизить давление турбины на эти 15% — до 0,45атм избытка. Мощность двигателя останется прежней — воздуха в граммах поступает одинаковое количество, а вот расход топлива заметно снизится — ведь сжимать воздух приходится до существенно меньших значений.
На допотопных турбинах с вестгейтом эффект экономии топлива за счёт этого эффекта выражен слабо — ведь энергия выхлопных газов за счёт установки интеркулера снижается незначительно и турбина давит ровно столько, сколько может. На турбинах с управляемой геометрией, регулируемой механическим клапаном(или примитивным электронным контроллером), тоже выигрыш не велик — все эти системы стремятся обеспечить максимально возможное давление(то самое при котором начинает открываться клапан сброса) невзирая на то, нужно ли на данном режиме работы настолько высокое давление или нет. Давайте ещё раз вспомним — ТУРБИНА на распространённых ТУРБОдизелях обеспечивает от 20 до 35% тяги. Другими словами — при нажатии на газульку до 23 её хода нам давление турбины НЕ НУЖНО ВООБЩЕ!
Поэтому на частичных нагрузках из-за ненужного наддува заметно страдает общий КПД двигателя. А вот при управлении геометрией турбины компьютером поумнее — можно получить значительную экономию топлива за счёт точного дозирования наддува. Речь идёт о реальных 10-15% расхода — именно столько получали владельцы ZD30 просто крутя регулировку штока геометрии турбины в сторону снижения давления. Но тупое снижение давления турбины вызывает и снижение максимальной мощности двигла.
По фуншую же нужно ВСЕГДА поддерживать давление на впуске всего лишь ЧУТЬ ВЫШЕ необходимого для полного сжигания топлива(количество потребного топлива определяется газулькой) — тогда будет доступна и ВСЯ ВОЗМОЖНАЯ(турбина ZD30 качает без вреда для себя до 1,7атм избытка — что даёт момент до 620Нм долговременно при наличии эффективного интеркулера) мощность двигателя и экономия топлива на режимах частичной мощности. Турбина с изменяемой геометрией как раз позволяет ХУДО-БЕДНО вытворять такие вещи.
Почему худо-бедно?
Об этом читайте в следующих статьях.
Всем доброе время суток!
Ни для кого не секрет, что с наступлением лета двигатели машин начинают сильно греться (многих вопросы о перегреве уже изрядно достали), а у кого стоят нулевики или (как у меня) иной колхоз в виде фильтра от ФФ2, возникает ещё и проблема всасывания горячего воздуха из-под разгоряченной бесконечными пробками подкапотки: машина тупит, появляется детонация, пропадает тяга.
Конечно можно много рассуждать о разных системах "холодного впуска", однако полагаю все сойдутся на одном — самый холодный впуск получится через интеркуллер! Ещё бы, для турбомотора он просто необходим!
А вот будет ли толк от такого девайса на атмосферник? Что-то существенно изменится?
Что предполагаю я:
Плюсы:
— холодный воздух на впуске (стабильная динамика без дерганий, отсутствие (по этой причине) детонации и др.);
— красивая хреновина под капотом;
— пригодится (и будет являться лишним стимулом) для постройки наддува.
Минусы:
— ценник (от 4к новый, плюс пайпинги);
— неудобство установки (я так прикинул, на мой двиг уж очень много труб уйдет);
— потеря КПД из-за геморроя с установкой (не будет ли от горячего подкапотного пространства греться воздух в длинных извилистых пайпингах? Всё-же в турбомоторе воздух дуется под давлением).
Контраргументы (к минусам):
— ну цена и на многие вещи не мала, а ставят
— жить захочешь, не так раскорячишься (с) Особенности национальной рыбалки
— а вот с потерей КПД самые большие сомнения.
Смотрите также
Комментарии 56
Слишком длинный впускной тракт — потери на всасывании… Холодный впуск и закрой фильтр кожухом со стороны движка. Сам планирую ФФ2 фильт ставить 😉
да, видимо это самый рациональный подход)
инжинер я все таки… У меня ща лежит на бампер заготовочка — вот там буду шаманить ноздри огромные — все продуется.
ну буду следить, мне больше интересен кожух со стороны двигателя!
Ясно. Ну думаю по просбам трудящихся ускорим это дело.
ну буду следить, мне больше интересен кожух со стороны двигателя!
м, а работать будет? ведь капот закрыт и так как в котле — высокая температура воздуха везде и надо экраном и под…
Так инфракрасное излучение от движка отражается, это рас. Воздух горячий поднимаясь вверх огибает фильтр по кожуху, это два. И три — Воздух спереди задувается свежий и прохладный, да еще можно трубу проложить дополнительно. Я вот так рассуждаю.
Сегодня отрезал трубки кусок — дроссель теперь греть не буду 😉
Блин, вот дроссель тоже надо перевести в "летний" режим))
Да, в общем думаю тоже с похожим экраном конструкцию сделать, а ещё лежит кусок гофры))))
и пылищи правда больше внизу и жар от асфальта))))
рассуждения полезная вещь, но моё мнение по этой идее, что без наддува интеркуллер более чем бесполезен.
на том и порешим)
ага, убрать заглушку туманки(если нет туманок) и от туда втягивать воздух, плюс типа снизу воздух прохладнее (по физике))) а жар уходит вверх
Прикидывал как то такой вариант-воду хапнуть может!
Оттуда можно каналы к тормозным дискам пустить, да только не за чем.
ага, убрать заглушку туманки(если нет туманок) и от туда втягивать воздух, плюс типа снизу воздух прохладнее (по физике))) а жар уходит вверх
у меня на сток-фильтре такая приблуда сделана была, ничего не хапало) Но мне показалось мало)
Толку не будет, слишком длинный впускной тракт эт раз, потери КПД при прокачивании через кулер — это два. Для этих целей придуман холодный впуск, который выводится под бампер. Кстати, в стоковой приоре забор воздухе в районе левой фары, уже по сути он забирает более холодный воздух, чем в подкапотке. Для развития успеха целесообразно вывести его в низ бампера (а не в капот), т.к. холодный воздух концентрируется внизу. Теоретически, в порядке бреда, можно обмотать шланг от фильтра к дрочелю термозиляционной лентой… Но я очень сомневаюсь, что путем этих преобразований можно получить реальную заметную прибавку мощности. Так что, на мой взгляд, попытки изобрести велосипед таким способом обсолютно бессмысленны, есть куда более простых и эффективных способов доработки двигателя.
да, остановлюсь на холодном впуске, а про термоленту — ну у меня и так впускной патрубок алюминиевый, вроде как тоже элемент системы холодного впуска…
Алюминий — есть металл, у металлов достаточно большая теплопроводность. Так что он может нагревать воздух и посильнее чем заводская резина. Его плюс в том, что он жесткий, не деформируется под действием воздуха. А теплоизоляции никто не обещал, если только внутри нету какогонить второго слоя например, и воздуха, разделяющего эти слои, или других специальных мер для снижения теплопередачи. Так что чисто теоретически смысл в термоленте есть, но повторюсь, это доли процента к общей прибавке.
Кстати, форма патрубка для забора воздуха, количество изгибов на нем тоже сильно влияют на скорость прохожения воздуха, и в адекватных системах холодного впуска этот момент тщательно просчитывается.
это да, то что он греется в понимаю, просто некрасиво будет его обматывать, овчинка выделки не стоит))
ты такой брутальный, красава атдуши!
от души душевно в душу:))
сам по себе интеркулер конечно же безполезной херней не является, а для атмосферника… видимо бесполезен да, но всё-равно не херня.
без улитки она ж задохнеццо нахай ))) ты чо, лучше на эти баПки, фильтра, жижи поменяй, да дроссель с форсунками почисти (замени) 😉
Друг, жидкости поменяны, дроссель чистый, а форсунки вообще новые. Я ничего не покупаю, а теоретически размышляю))
ну тада плюнь на эту идею, уж если хочешь че-то прикрутить, индукционный наддув тупо сделай )))) но это все моветон хле )))
Я бы предложил сделать вырез на капоте, (как альтернатива пластиковый капот с вырезом)провести от него воздушный канал к твоему фильтру и закрыть фильтр коробом.
Воздух будет поступать снаружи, а не из под капота.При движении еще и принудительно будет загонятся!Сам планирую что то подобное!но это не скоро, когда капот от сколов зацветет.
Про канал с улицы — пройденный этап.
А вот вырез в капоте да, думал об этом, только думаю, что проще сделать его в виде "углубления" (как на капоте AVR), чтобы попадающий через решетку радиатора воздух беспрепятственно выходил и за счет такого "пробегания" лучше охлаждал подкапотное пространство.
В ненадутом моторе вешь бесполезная! Даже скажу что вредная, он никогда не охладит воздух более чем на улице, + его тяжелее будет всасывать. Лучше вырезать где нибудь в бампере отверстие для впуска…
Это да, про отверстие.
Но я не говорю о том, чтобы сделать воздух холоднее, чем на улице, я хочу его сделать холоднее, чем под капотом.
Так Я и говорю — выведи впуск наулицу…
для начала таки думаю отключу обогрев дроссельного узла…
В ненадутом моторе вешь бесполезная! Даже скажу что вредная, он никогда не охладит воздух более чем на улице, + его тяжелее будет всасывать. Лучше вырезать где нибудь в бампере отверстие для впуска…
единственная грамотная мысль.поддерживаю
Заранее прошу прощения, но это бред.
Получишь больше потери мощности нежели стабильной работы. Чтоб впуск был холоднее без заморочек достаточно отключить подогрев дросселя.
А теперь чуть теории, которую не мешало бы знать, перед тем, как писать такое. Каким образов при комнатной температуре холодильник охлаждает? Чисто физика. При сжатии воздух нагревается, а при попадании сжатого воздуха в большой объем свободного пространства он охлаждается. А какое давлении на атмосферном двигателе? Думать, что воздух охлаждается от продувания интеркуллера глупо. Для этого и делаются интеркуллеры большого объема, чтобы разница объемов была больше и охлаждение стало более эффективным.
Вот оно че, Михалыч))))
А что за подогрев дросселя и как его отключить?
и вообще нужен ли он летом?
Спасибо!
да, прошу подробнее про подогрев дросселя! первый раз слышу)
Вот оно че, Михалыч))))
А что за подогрев дросселя и как его отключить?
и вообще нужен ли он летом?
Спасибо!
Да вроде как шланги ОЖ от дросселя отсоединяешь и между собой "замыкаешь".
Вот оно че, Михалыч))))
А что за подогрев дросселя и как его отключить?
и вообще нужен ли он летом?
Спасибо!
Два одинаковых шланга, идущих к заслонке под углом 180 градусов. Соединяются перемычкой в виде трубки, а их место заглушивается. Все.
а их место обязательно надо заглушить, или это некритично?
Заранее прошу прощения, но это бред.
Получишь больше потери мощности нежели стабильной работы. Чтоб впуск был холоднее без заморочек достаточно отключить подогрев дросселя.
А теперь чуть теории, которую не мешало бы знать, перед тем, как писать такое. Каким образов при комнатной температуре холодильник охлаждает? Чисто физика. При сжатии воздух нагревается, а при попадании сжатого воздуха в большой объем свободного пространства он охлаждается. А какое давлении на атмосферном двигателе? Думать, что воздух охлаждается от продувания интеркуллера глупо. Для этого и делаются интеркуллеры большого объема, чтобы разница объемов была больше и охлаждение стало более эффективным.
и есть толк от отключения подогрева ДУ?
Есть, на рабочих температурах едет примерно как на 70 градусах, в жару подогрев явно лишний, воздух итак теплый.
Заранее прошу прощения, но это бред.
Получишь больше потери мощности нежели стабильной работы. Чтоб впуск был холоднее без заморочек достаточно отключить подогрев дросселя.
А теперь чуть теории, которую не мешало бы знать, перед тем, как писать такое. Каким образов при комнатной температуре холодильник охлаждает? Чисто физика. При сжатии воздух нагревается, а при попадании сжатого воздуха в большой объем свободного пространства он охлаждается. А какое давлении на атмосферном двигателе? Думать, что воздух охлаждается от продувания интеркуллера глупо. Для этого и делаются интеркуллеры большого объема, чтобы разница объемов была больше и охлаждение стало более эффективным.
Спасибо за конструктивную критику, однако для того и создаются такие темы, чтобы мнение знающих людей послушать. А потому знанием физики можно не тыкать, знал бы всё — тут бы не писал. Однако и моего скудного знания хвататет, чтоб с тобой поспорить.
Первое.
Подогрев дроселя конечно хорошо, вот только воздух всасывается УЖЕ горячий. Отключение подогрева несомненно ситуацию может и улучшит, но воздух в ресивер будет поступать той температуры, которую всосал фильтр из горячей подкапотки. Я же всё-таки хочу его сделать холоднее. Подчеркну — холоднее, чем подкапотка, а не холоднее чем окружающий воздух вне машины.
Второе.
В холодильнике имеется хладагент есличо (фреон, амиак и др.), да и морозит холодильник не из-за разных объемов его камер ("пространств"), а из-за перехода из одного физического состояния в другое (кипение-конденсация) именно хладагента.
В интрекулере же воздух как был газом, так им и остается, а охлаждение его происходит по принципу радиатора! А значит самый простой теплообмен воздуха и металла, из которого сделан интеркулер исключать нельзя.
И ещё друг, воздух в интрекулере охлаждается исключительно из-за его продувания набегающими потоками, а не потому что его (воздух) дует турбина, ты уж извини, но вот тут ты ерунду сказал. Это считай тот же радиатор, только не для ОЖ мотора, а для воздуха!
Больше интеркулеры делают для:
— максимальный отвод тепла (радиатор это всё-же)
— минимальные потери давления наддува, (ну для турбины критично да);
— увеличения инерции потока (суть — большая площадь проходного сечения, чтобы воздух не "застревал").
А не для "разницы объемов".
Следуя твоей логике, можно трубы протянуть в багажник, там поставить большую алюминиевую, нет лучше деревянную (главное же объем) коробку на весь багажник и нехай там воздух себе охлаждается от разницы объемов.
Сразу оговорюсь, я прекрасно знаю, что при сжатии воздух нагревается, а при расширении охлаждается, но принцип работы интеркулера не такой! Ну или не в той степени, чтобы придавать этому основное значение. Повторюсь — интеркулер это радиатор, которых охлаждает за счет теплообмена с окружающей средой (на продув).
И ещё повторюсь, что смысл моего поста в том чтобы охладить воздух ниже температуры подкапотки, а не ниже атмосферного. Ну и кстати при движении автомобиля всё-таки охлаждение будет ещё большим.
Я понимаю что есть другие способы, и их тут уже многие предлагают, но речь идет именно об целесообразности установки интеркулера.
Зачем он нужен, принцип работы, нюансы
Что такое и зачем нужен интеркулер (охладитель)?
Интеркулер охлаждает поступаемый воздух в цилиндры мотора.
Чем холоднее воздух, тем выше плотность и больше кислорода в нем.
Охлаждение позволяет повысить мощность турбо мотора до 20%.
Принцип работы интеркулера?
Турбина или турбокомпрессор мотора создает мощное статистическое давление воздуха, но данный процесс и соседство с выхлопной трубой может нагреть воздух до +150°С. А такой горячий воздух менее плотный (меньше кислорода) и топливная смесь горит менее эффективно.
Поэтому воздух попадает в интеркулер где немного тормозится из-за лабиринта лопаток сердцевины интеркулера (падает давление), но ощутимо охлаждается и благодаря этому воздух сжимается и его больше поступает в цилиндры – топливная смесь горит лучше, КПД и мощность двигателя повышается.
Нужно понимать, что от стояния в пробках и светофорах интеркулер нагревается и поэтому первые сотни метров мощность может быть временно ухудшена. После интеркулер остужается и работает как надо.
Где устанавливается?
В современном автомобиле интеркулер устанавливается на все турбо моторы (на бензиновые и дизельные).
Обычно устанавливают в нижней части переднего бампера перед основным радиатором (иногда и после) и называют фронтальным.
Какими бывают интеркулеры?
Воздушный – выглядит как обычный радиатор, устанавливается перед или после основного радиатора. Охлаждается от попутного потока воздуха, т.е. чем выше скорость, влажность и холоднее температура на улице тем быстрее и сильнее остывает.
Жидкостный (водяной) – используется в экстремальном тюнинге, на заводских авто встречается редко. В интеркулере проходят трубки с водой или охлаждающей жидкостью с отдельным контуром и насосом. Недостатки: цена, конструктивная сложность и надежность. Преимущества:
1) Меньше турбо-задержки за счет коротких воздухопроводов (если конструкция позволит);
2) При активной и долгой езде температура в итоге меньше чем у воздушного (но остывает дольше);
3) Непосредственно перед гонкой (обычно в дрэг рейсинге) вместо воды можно заправить водой со льдом или охл.жидкостью с отрицательной температурой, но это ;
Мыть или не мыть интеркулер?
Конечно мыть. Из-за грязного воздушный интеркулера вы можете потерять до 10% мощности. Самое важное мыть аккуратно, чрезмерно высокое давление воды может повредить соты радиатора.
За время эксплуатации решетка накапливает грязь, пыль, пух, а дорожные камни повреждают её соты. В результате воздух охлаждается хуже и мощность двигателя снижается.
Интеркулер и зима
Зимой в морозы с воздушным интеркулером можно ощутить дополнительную прибавку мощности или экономичность. Уличный воздух его постоянно охлаждает, к тому же сам морозный воздух более плотный.
Однако, при долгой езде по трассе в морозы за -30°С воздушный интеркулер рекомендуется закрывать от встречного ветра, т.к. он может промерзать:
1. В двигатель будет поступать слишком холодный воздух, и он будет остывать на ходу. А холодный двигатель потребляет больше топлива.
2. Внутри интеркулера может образовываться конденсат, который тут же будет замерзать и образовывать ледяные пробки. Из-за чего наддув турбины ослабнет, мощность двигателя снизится, а расход топлива увеличится.
Устанавливают ли интеркулеры на обычные атмосферные двигатели?
Нет
Поступаемый воздух не перегревается как в случае турбины или компрессора, он поступает таким же холодным как на улице (в сравнении с t° мотора). Кроме того конструкция интеркулера будет препятствовать нормальному поступлению воздуха и двигатель будет "голодать".
Тюнинг/замена интеркулера
Не всегда замена интеркулера на "побольше" добавит мощности, а может даже ухудшить показатели. Т.к. с ростом объема интеркулера возрастает сопротивляемость продувки и турбина меньше успевает прокачать воздуха чем это было с заводским. А полученная чуть ниже температура не сможет компенсировать потерю статического давления воздуха.
Поэтому меняют интеркулер совместно с заменой воздушного фильтра на так называемый "нулевик", бонусом будут работы над выхлопом и перепрограммируют мотор (чип-тюнинг). Так получают полноценный Stage 2 тюнинг. Но, чтобы выжать максимум – совместно с интеркулером установить и более мощную турбину получив Stage 3.
Замена воздушного интеркулера на водяной не всегда оправдана даже в спорте и требует расчетов.
Для скоростных заездов и не долгих гонок на треке для кратковременных улучшений эффектвиности интеркулера устанавливают поливальные системы воды, которые опрыскивают радиатор и даже устанавливают систему заморозки например DIE CryO2.