Porsche Воздух и вода рождают тягу

Непрямое охлаждение наддувочного воздуха в 718 Boxster и 718 Cayman это огромный прогресс в технологии турбонаддува — made by Porsche.

В прошлом году большинство Porsche 911 оснащалось турбомоторами. Теперь на очереди 718 Boxster и 718 Cayman. Мощность и крутящий момент — больше, расход топлива — меньше. Каждый из этих спорткаров с турбодвигателем имеет систему охлаждения наддувочного воздуха, ведь охлажденный воздух в камерах сгорания увеличивает тягу и эффективность двигателя. Если в Porsche 911 прямое охлаждение наддувочного воздуха, то в новых модификациях моделей 718 применяется непрямое охлаждение с автономным контуром циркуляции жидкости — холодильник «хай-тек» для воздуха камеры сгорания.

Новшество, как это часто бывает, пришло из автоспорта. В начале 1970-х специалисты выяснили, что наращивать мощность двигателя можно не только увеличением камеры сгорания, но и посредством турбонагнетателя. Приводимый в действие отработанными газами турбонагнетатель сжимает всасываемый воздух и подает его в больших количествах в камеры сгорания; улучшается заполнение камер, и мощность растет. В серию новшество внедрено впервые в 1974 году, в 911 Turbo.

Инженеры быстро поняли, что производительность еще больше увеличится за счет охлаждения горячего наддувочного воздуха: при падении температуры растет плотность воздуха и, следовательно, степень заполнения цилиндров кислородом. Результат: рост мощности. Поэтому в 911 Turbo уже с 1977 года устанавливается охладитель нагнетаемого воздуха. Но в Porsche 911 по сей день двигатель в задней части автомобиля, тогда как в 718 Boxster и 718 Cayman расположение межосевое, т.е. конструкция совершенно иная; без дополнительных или увеличенных воздухозаборных отверстий нельзя реализовать прямое охлаждение наддувочного воздуха. Но и изменять воздухозаборники возможности нет, так как это означало бы изменение харизматичного дизайна 718-го. Решили пойти на непрямое охлаждение наддувочного воздуха — без необходимости менять облик кузова, ведь в эффективной системе в качестве хладагента — вода. Поэтому в 718-м два контура охлаждения: высокотемпературный для двигателя и новый низкотемпературный для наддувочного воздуха.

Система непрямого охлаждения наддувочного воздуха работает так: воздух всасывается и фильтруется через воздухозаборное отверстие на левой стороне кузова по направлению движения. Далее он подается в турбонагнетатель, сжимается и нагревается там до 170º. Начинается охлаждение: нагретый воздух поступает во встроенный над двигателем интеркулер, где проходит через ламели с жидкостным охлаждением, отдавая тепло воде в низкотемпературном контуре. После завершения процесса вода поступает к двум расположенным по бокам низкотемпературным охладителям, где охлаждается встречным воздухом и вновь подается в контур охлаждения. Воздух с оптимальной температурой через дроссельную заслонку поступает в камеры сгорания, являясь источником той мощи, которая за доли секунды позволяют Porsche 718 резко ускоряться.

Текст Томас Футс
Иллюстрация ROCKET & WINK

выжать максимум из своего мотора!

5 января 2017

В погоне за дополнительной мощностью автоконструкторы пришли к созданию турбокомпрессора, который на сегодняшний день стал одним из непременных условий спортивного тюнинга. Турбина гонит воздух во впускной коллектор под давлением, а значит, его больше попадает в камеру сгорания. При соблюдении стехиометрической пропорции достигается максимальная отдача мощности от сгораемого топлива, так что чем больше воздуха зайдет в цилиндр – тем больше топлива можно подать и тем больше будет мощность мотора.

Однако законы физики не позволяют просто так получить прирост мощности. Во время сжатия в турбине воздух нагревается, что в свою очередь вызывает уменьшение его плотности. Чем горячей воздух, тем хуже сгорает топливо и тем выше вероятность детонации отработанных газов. Для охлаждения воздуха, поступающего от турбины в двигатель и используется теплообменник – интеркулер.

 

Задачи и противоречия конструкции

В отличие от радиатора охлаждения двигателя, интеркулер выплняет несколько иные задачи и работает не с жидкостью, а с воздухом. Основное противоречие заложено в самом принципе работы и пока остается непреодолимым для конструкторов.

Воздух, выходя из турбины, нагревается и от сжатия, и от тепла выпускной системы. Затем он проходит в радиатор интеркулера, и только после того, как радиатор полностью заполнен под нужным давлением, воздух поступает дальше. Эта задержка дополнительно увеличивает время турболага – реакции турбины на нажатие педали газа. И чем больше объем интеркулера, тем дольше будет турболаг. При этом делать интеркулер меньше, чем необходимо для эффективного охлаждения воздуха, нерационально.

Второе противоречие кроется во внутренней конструкции. Трубки, по которым проходит воздух, должны иметь оптимальную форму и площадь сечения, чтобы соблюсти баланс между эффективным охлаждением (а радиатор работает лучше, когда трубки плоские и воздушный поток турбулентный) и минимальными потерями давления (а они меньше, когда трубки круглые в сечении и поток ламинарный). Здесь также высчитывается оптимальное значение между потерями давления и качеством охлаждения.

Пока что создать интеркулер со 100% эффективностью (охлаждение воздуха до температуры окружающей среды при сохранении давления) не удалось никому. Лучшее, что предлагают конструкторы – компромисс между плюсами и минусами конструкции, обеспечивающий комфортное использование устройства, при этом эффективность 70% считается очень хорошим показателем.

 

Устройство и принцип работы

Конструкция интеркулера практически такая же, как у других радиаторов, используемых в автомобиле (охлаждения двигателя, кондиционера, печки). От турбины сжатый (и горячий) воздух поступает в радиатор интеркулера, где охлаждается встречным воздушным потоком.

Инженеры подсчитали, что охлаждение поступающего в мотор воздуха на 10⁰C дает прирост мощности 3%. Хороший интеркулер понижает температуру на 50-60⁰C, а это уже добавляет до 20% мощности к мотору.

Особенности конструкции определяют эффективность охлаждения: толщина и форма воздушных каналов, количество изгибов (чем больше поворотов делает воздух, тем лучше он охлаждается и тем сильней потери давления), материал и расположение сот для дополнительного охлаждения, расположение входных и выходных патрубков и распределение воздушных потоков в бачках.

Рабочая часть интеркулера (ядро) рассчитана таким образом, чтобы пропускать вдоль трубок максимальный поток встречного воздуха. Сами трубки имеют внутри пластины-турбулизаторы, практически дублирующие по своей структуре сотовые ячейки между трубками. Такая система способствует завихрениям воздушных потоков внутри трубок и максимальной их теплоотдаче. Расположение сот может быть туннельного типа (улучшает прохождение воздуха, но уменьшает качество охлаждения) или со смещением рядов (лучше охлаждение, но больше сопротивление воздушному потоку).

Интеркулер с прямым расположением сот

 

Интеркулер со смещенными сотами

Форма самих трубок тоже влияет на прохождение воздуха. Закругленные торцы уменьшают сопротивление встречному воздуху и улучшают обдув.

Еще один фактор, играющий важную роль при охлаждении, это распределение воздушных потоков внутри интеркулера. Для более равномерного распределения конструкторы меняют форму бачков, зачастую вставляя внутрь распределительные перегородки. От входа воздух должен равномерно разойтись по всем трубкам, и на выходе он так же равномерно весь собраться в выходной патрубок.

Перегородка внутри бокового бачка (ресивера)
для равномерного распределения воздушного потока

Как правило, размеры интеркулера определяются наличием свободного места, ведь помимо самого радиатора необходимо разместить и толстые патрубки воздуховодов. Чем больше фронтальная площадь, тем лучше охлаждение, а вот толщина ядра большого значения не имеет, поскольку основная масса воздуха охлаждается только в передней части. Предпочтительней тонкие радиаторы, позволяющие разместить в подкапотном пространстве и интеркулер, и штатный охладитель двигателя.

Сбалансированные технические характеристики и определяют стоимость интеркулера. Точно выверенная конструкция, надежность и эффективность работы требуют и более качественных материалов, и более сложных технологий изготовления. А значит, и цена будет выше.

 

Материалы

Абсолютное большинство интеркулеров делаются из алюминия (и трубки, и соты) с пластиковыми или алюминиевыми бачками и патрубками. Это оптимальный вариант между весом и теплоотдачей устройства. В некоторых случаях можно встретить интеркулеры из меди, но это скорей исключение из правил. Медные радиаторы использовались в первых турбированных автомобилях, и на сегодняшний момент их почти полностью заменили алюминиевые модели.

Недостатком всех алюминиевых радиаторов является сложный ремонт (нельзя запаять, только заварить), который дополнительно осложняется очень тонкими стенками трубок. В результате поломки интеркулера практически не ремонтируются.

 

Расположение

В большинстве случаев интеркулер располагается фронтально, перед радиаторной решеткой. Он устанавливается перед радиатором охлаждения и кондиционера, принимая на себя основной воздушный поток. Либо же интеркулер ставится под радиатором, и в этом случае система охлаждения работает более эффективно.

Фронтальное размещение интеркулера

В некоторых случаях интеркулер устанавливается над двигателем, и для обдува в капоте автомобиля предусмотрен специальный воздухозаборник.

Интеркулер на двигателе

Еще один вариант размещения – в боковой части подкапотного пространства за крылом, в котором также должен быть воздухозаборник для эффективного охлаждения радиатора.

Двигатель с двумя интеркулерами,
расположенными по бокам

От того, где устанавливают интеркулер и сколько места для него предусмотрено, зависит его площадь и форма. Как правило, конструкторы стараются сделать интеркулер максимально большим: чем больше его площадь, тем больше воздуха он может охладить, а значит, тем дольше автомобиль может пробыть на пике мощности.

 

Основные причины поломок

Интеркулер сам по себе ломается редко, это достаточно надежная конструкция. Основными врагами становятся внешние повреждения. Учитывая, что он располагается впереди, он часто повреждается камушками с дороги, а также при ДТП или наездах на глубокие выбоины. Алюминиевая конструкция сложно ремонтируется, а тонкие трубки лопаются даже от несильных ударов. Так что самая частая причина замены интеркулера – внешние повреждения.

Для защиты применяют те же методы, что и для радиатора: устанавливается специальная сетка за радиаторной решеткой, которая принимает на себя удары твердых предметов, а иногда и предохраняет от пыли, тополиного пуха и насекомых (сетку почистить или заменить намного легче!)

Вторая его проблема – засор сотовой структуры пылью, листьями и прочим мусором. Соты забиваются и воздух не проходит сквозь них. Здесь можно обойтись только снятием и очисткой, после чего пользоваться дальше.

Во внутреннюю часть радиатора тоже попадает пыль: даже наличие воздушного фильтра не спасает от проникновения грязи во впускной коллектор (часто фильтр повреждается из-за слишком сильного напора воздуха или влаги). Так что при очистке делается одновременно и промывка радиатора, при которой удаляются загрязнения.

При неисправной турбине в радиатор попадает моторное масло (которое используется для охлаждения турбокомпрессора). Из интеркулера масло попадает во впускной коллектор двигателя, а затем и в камеру сгорания, где закоксовывает поршни и свечи зажигания. При первых признаках масла в интеркулере систему нужно проверять и устранять неполадки.

Ну и естественный износ, хоть и медленно, но берет свое. Из-за вибрации, перепадов температур и давления могут лопнуть патрубки или сам радиатор.

При любых проблемах с интеркулером двигатель недополучает кислород для полноценной работы. Следовательно, будет падать его мощность и расти потребление топлива.

 

Интересные решения

Интеркулер не обязательно должен быть один. На некоторых автомобилях устанавливаются два интеркулера, что целесообразно для V-образных двигателей.

Для улучшения обдува автолюбители совершенствуют конструкцию воздухозаборников. Например, дополнительно изолируют их, чтобы воздушный поток не огибал радиатор (по пути наименьшего сопротивления), а был направлен именно через него.

В некоторых автомобилях (например, в Subaru Imreza WRX STI) для улучшения охлаждения перед интеркулером устанавливается распылитель, поливающий радиатор водой. Мокрая поверхность остывает намного быстрей!

 

Жидкостный интеркулер

Сравнительно редко на автомобили устанавливаются интеркулеры с водяным (жидкостным) охлаждением, в которых наддувочный воздух отдает тепло не встречному потоку воздуха, а воде, циркулирующей между трубками. Такая система имеет свои плюсы: при очень компактных размерах эффективность водяного интеркулера в разы выше, поскольку вода имеет большую теплопроводность. Водяной интеркулер устанавливается иногда при тюнинге, когда нет другой возможности охлаждать воздух от турбины.

Недостатком является необходимость охлаждать воду (теплоностиель), так что требуется двухконтурная система охлаждения. Чем сложней система – тем ниже ее надежность, особенно это касается тюнинговых доработок, не предусмотренных автопроизводителем. При этом для системы используется общий расширительный бачок, но отдельные насосы (помпы), каждая из которых включается по мере необходимости. Может использоваться общий или отдельные радиаторы охлаждения.

Двухконтурная система охлаждения, контур охлаждения двигателя.
1. Расширительный бачок. 2. Обратный клапан.
3. Радиатор печки. 4, 5. Термостаты.
6. Водяной насос. 7. Масляный радиатор.
8. Радиатор системы охлаждения двигателя.

 

Двухконтурная система охлаждения, контур охлаждения наддувочного воздуха.
1. Расширительный бачок. 2. Насос охлаждающей жидкости.
3. Интеркулер. 4. Турбина.
5. Радиатор системы охлаждения интеркулера.
6. Дроссель. 7. Обратный клапан.

В целом, водяной интеркулер устанавливается редко: доработка системы охлаждения требует точных расчетов.

Помимо улучшения динамических характеристик двигателя и экономии топлива, интеркулер еще и продлевает срок службы турбины, защищая от перегрева.

 

О том, как правильно выбрать интеркулер, читайте наш «Гид покупателя».

 

Дизельный генератор MASE модель VS 10.5 (10 кВт) с системой охлаждения воздух/вода, Osculati 50.243.10

Интеркулер вода-воздух. Полностью исключает влияние окружающей среды на генераторную установку, позволяя двигателю работать при оптимальной температуре, что повышает КПД и надежность машины.

Модуль управления CBU. Большой дисплей и микрокнопки для быстрого перемещения по меню. Степень защиты IP54. Размеры 86 x 124 мм. В комплекте экранированный кабель длиной 10 м.

Кнопки ON/OFF/START/STOP/MENU. Цифровой счетчик моточасов, индикация вырабатываемого напряжения, напряжения встроенной аккумуляторной батареи, напряжения внешней аккумуляторной батареи, частоты и пр. 13 различных значков аварийной сигнализации. Разъем 485 Mod-Bus для мониторинга установки с главной консоли управления судна.

Двигатель. Удобный доступ для технического обслуживания системы питания и смазки, насоса забортной воды и воздушного фильтра. Защитная остановка при низком давлении масла. Защитная остановка при повышенной температуре двигателя или выхлопных газов. Двойная система гашения вибраций. Удобный доступ к масляному и топливному фильтру. Насос для откачки масла.

Генератор. Генератор на постоянных магнитах. Параллельное подключение. Шумоизоляционный кожух. Выполнен из окрашенных алюминиевых панелей морского назначения, сочетает современный дизайн и повышенную стойкость с воздействиям окружающей среды.

Система охлаждения. Охлаждение двигателя осуществляется посредством замкнутого контура с жидким теплоносителем. Система состоит из теплообменника вода-вода, в котором происходит передача тепла от охлаждающей жидкости к забортной воде. За охлаждение внутреннего воздуха отвечает теплообменник воздух-забортная вода. Формируемые потоки гарантируют эффективное охлаждение генератора и выход на оптимальные температуры, обеспечивающие высокий КПД и надежность установки. Система гарантирует наилучшие условия работы, независимо от температуры окружающей среды в месте размещения.

Жидкостный интеркулер

Без промежуточного охладителя воздуха не обходится ни один современный автомобиль оснащенный турбонаддувом. Существуют два вида интеркулеров: воздух-воздух и жидкость-воздух. Последний применяется в случае если пространство для установки охладителя ограничено или же существует сложность с прокладкой воздушных патрубков.  Конструкции интеркулеров во многом схожие, жидкостный же отличается особенностями подачи жидкости в качестве охладителя. Зато у него более высокий коэффициент теплопередачи между металлом и жидкостью.

Данный вид интеркулера интересен в драг-рейсинге, т.к.  интеркулер воздух-воздух не успевает эффективно охлаждать воздух при максимальных нагрузках и небольшой скорости. Так же данный вариант интересен при обычном городском движении и езде по пробкам т.к.  поток встречного воздуха небольшой и эффективность воздушного интеркулера низкая.

При всех плюсах в жидкостном охладителе воздуха есть несколько существенных недостатков:

• Требования к герметичности системы, чтобы не расходовалась охлаждающая жидкость
• Сложность конструкции — помимо самого кулера потребуется накопитель жидкости, насос, радиатор охлаждения жидкости и сама жидкость
• Дороговизна ввиду сложности конструкции
• Больший вес по сравнению с традиционным интеркулером

Герметичность системы — т.к. в качестве охладителя используется жидкость необходимо следить за тем, чтобы не было утечек и попадания жидкости во впускной коллектор, что негативно, а иногда и пагубно, скажется на состоянии двигателя. Плюс не исключена коррозия и окисление металла, поэтому за чистотой необходимо будет следить.

Сложность системы — сам кулер имеет меньший объем и занимает меньше места. Помимо большей эффективности охлаждения жидкостный интеркулер имеет меньшее сопротивление проходящего через него воздуха, а значит уменьшается падение давления воздуха пр прохождении от турбокомпрессора до впускного коллектора.

Накопитель жидкости — резервуар, который обеспечивает достаточный объем жидкости для того, чтобы один и тот же объем жидкости не проходил через кулер при работе  двигателя в турборежиме. Если это условие достигается, то можно обойтись без выносного радиатора охлаждения жидкости.  Если же без радиатора не обойтись, то необходимо его расположить в передней части автомобиля перед основным радиатором охлаждения двигателя.

Так же для нормального функционирования  потребуются производительные жидкостные насосы — помпы, который должны производить циркуляцию жидкости во всей системе охладителя.

В качестве жидкости — хладогена лчше всего использовать дистиллированную воду, она обеспечит максимальную эффективность теплообмена, но в зимнее время она может замерзнуть и повредить систему плюс будет окислять металл и способствовать коррозии. Поэтому в качестве хладогена лучше всего использовать антифриз того же состава, что и в общей системе охлаждения жидкости.

В таком случае возникает вопрос, зачем использовать всю  сложность конструкции, когда можно запитать систему охладителя и систему охлаждения двигателя в один жидкостный контур!!! Это возможно, но эффективность такой системы значительно снизится — рабочая температура жидкости в системе охлаждения около  90°С, поэтому интеркулер при такой схеме работы будет способен охладить воздух только до 90°, тогда как температура окружающей среды редко превышает 35-40 градусов, до которой может охлаждаться воздух при отдельном жидкостном контуре охлаждения, разница 50-55 градусов существенная разница. Зато дешевле.

что это такое, что дает

Каждый автомобилист знает, как важно снизить температуру надувочного воздуха. Уменьшение температуры, повышает мощность, экономит топливо, сохраняет экологию. Для снижения температуры применяются интеркулеры.

Интеркулер – нужная часть системы турбонаддува двигателя, это теплообменник, который устанавливается между впускным коллектором и компрессором. Этот механизм (интеркулер) нужен для охлаждения нагретого воздуха образующегося во время сжатия в компрессоре. Чем выше качество интеркулера, тем больше тепла он поглотит и выведет.

При использовании интеркулера, мощность двигателя повышается до 20 процентов.

Но есть и нюанс, при охлаждении воздуха интеркулером, снижается количество проходимого воздуха, естественно снижается давление наддува. Выбор за вами – эффект мощности и потери.

Интеркулеры бывают двух видов:

• воздушного охлаждения;
• водяного охлаждения.

Интеркулеры воздушные – популярны среди автолюбителей, т.к. просты по конструкции. Изготавливаются они из алюминия или меди, представляют собой систему из трубок, вперемежку с пластинами, пока воздух проходит через трубки он охлаждается, а благодаря пластинам увеличивается площадь охладителя, при этом повышается теплоотдача.

Воздушные охладители устанавливают над двигателем, в боковых частях крыльев и за передним бампером.

Водянные интеркулеры – небольшие по размеру, установить их можно под капотом в имеющемся месте это одно из их достоинств, вода намного лучше алюминия выводит тепло, тойсть работа водяного интеркулера более эффективна. Недостаток вода нагревается и остывает со временем. Также недостаток интеркулеров водяных их сложная конструкция – водяной теплообменник, большое количество патрубков, водяной насос, воздушный радиатор, блок управления, поэтому их устанавливают в случае если невозможно установить воздушный.

Особенности установки интеркулера.

Прежде, чем устанавливать интеркулер, решите, где лучше это сделать, неправильная установка дает противоположный результат, он начнет греть воздух, всем известно под капотом температура высокая, интеркулер не должен ее поглощать.

Лучшее место расположения это перед радиатором автомобиля. Для лучшего охлаждения ставят по краям металлический короб, он захватывает больше воздуха и направляет его в интеркулер. Чтобы терять меньше давления в системе, меняют производственные трубы на более широкие идущие от охладителя до турбины и желательно завернуть их алюминиевой лентой, тем самым увеличив теплоизоляцию.

Еще плюс.

Интеркулеры для спортивных автомобилей оснащены распылителями. Они периодически распыляют воду, опрыскивая механизм, тем самым охлаждая его и снижая температуру впускного воздуха.

Зима и интеркулер.

Мы живем в холодном климате, наши дороги обильно посыпаются песком, солью, реагентами и все это летит во время движения в интеркулер (если установлен перед радиатором), разъедая его оксидную пленку, чтобы охладитель нам служил дольше нужно его промывать снаружи водой.

Сейчас на рынке услуг нам предлагают большой выбор интеркулеров, размеры, конфигурации, модели, можно выбрать на любой вкус и для любого автомобиля! Но важно правильно установить и правильно подвести к нему воздушные магистрали. Иногда система может не подходить, ее подгоняют, переваривая трубки или меняют на другие. Возможности работы с интеркулером не ограничены – дерзайте!

( Пока оценок нет )

Что такое турбонаддув — ДРАЙВ

Несомненно, каждый из нас хоть раз в жизни замечал на обычном с виду автомобиле шильдик «turbo». Производители, как нарочно, делают эти шильдики небольшого размера и размещают в неприметных местах так, что непосвящённый прохожий не заметит и пройдёт мимо. А понимающий человек непременно остановится и заинтересуется автомобилем. Ниже приводится рассказ о причинах такого поведения.

Автомобильные конструкторы (с момента появления на свете этой профессии) постоянно озабочены проблемой повышения мощности моторов. Законы физики гласят, что мощность двигателя напрямую зависит от количества сжигаемого топлива за один рабочий цикл. Чем больше топлива мы сжигаем, тем больше мощность. И, скажем, захотелось нам увеличить «поголовье лошадей» под капотом — как это сделать? Тут-то нас и поджидают проблемы.

Турбокомпрессор состоит из двух «улиток» — через одну проходят отработавшие газы, а вторая «качает» воздух в цилиндры.

Дело в том, что для горения топлива необходим кислород. Так что в цилиндрах сгорает не топливо, а топливно-воздушная смесь. Мешать топливо с воздухом нужно не на глазок, а в определённом соотношении. К примеру, для бензиновых двигателей на одну часть топлива полагается 14–15 частей воздуха — в зависимости от режима работы, состава горючего и прочих факторов.

Как мы видим, воздуха требуется весьма много. Если мы увеличим подачу топлива (это не проблема), нам также придётся значительно увеличить и подачу воздуха. Обычные двигатели засасывают его самостоятельно из-за разницы давлений в цилиндре и в атмосфере. Зависимость получается прямая — чем больше объём цилиндра, тем больше кислорода в него попадёт на каждом цикле. Так и поступали американцы, выпуская огромные двигатели с умопомрачительным расходом горючего. А есть ли способ загнать в тот же объём больше воздуха?

Выхлопные газы из двигателя вращают ротор турбины, тот, в свою очередь, приводит в движение компрессор, который нагнетает сжатый воздух в цилиндры. Перед тем как это произойдёт, воздух проходит через интеркулер и охлаждается — так можно повысить его плотность.

Есть, и впервые придумал его господин Готтлиб Вильгельм Даймлер (Gottlieb Wilhelm Daimler). Знакомая фамилия? Ещё бы, именно она используется в названии DaimlerChrysler. Так вот, этот немец весьма неплохо соображал в моторах и ещё в 1885 году придумал, как загнать в них больше воздуха. Он догадался закачивать воздух в цилиндры с помощью нагнетателя, представлявшего собой вентилятор (компрессор), который получал вращение непосредственно от вала двигателя и загонял в цилиндры сжатый воздух.

Швейцарский инженер-изобретатель Альфред Бюхи (Alfred J. Büchi) пошёл ещё дальше. Он заведовал разработкой дизельных двигателей в компании Sulzer Brothers, и ему категорически не нравилось, что моторы были большими и тяжёлыми, а мощности развивали мало. Отнимать энергию у «движка», чтобы вращать приводной компрессор, ему также не хотелось. Поэтому в 1905 году господин Бюхи запатентовал первое в мире устройство нагнетания, которое использовало в качестве движителя энергию выхлопных газов. Проще говоря, он придумал турбонаддув.

Идея умного швейцарца проста, как всё гениальное. Как ветра вращают крылья мельницы, также и отработавшие газы крутят колесо с лопатками. Разница только в том, что колесо это очень маленькое, а лопаток очень много. Колесо с лопатками называется ротором турбины и посажено на один вал с колесом компрессора. Так что условно турбонагнетатель можно разделить на две части — ротор и компрессор. Ротор получает вращение от выхлопных газов, а соединённый с ним компрессор, работая в качестве «вентилятора», нагнетает дополнительный воздух в цилиндры. Вся эта мудрёная конструкция и называется турбокомпрессор (от латинских слов turbo — вихрь и compressio — сжатие) или турбонагнетатель.

Аналог турбонаддува — приводной нагнетатель — жёстко связан с двигателем и тратит на свою работу часть его мощности.

В турбомоторе воздух, который попадает в цилиндры, часто приходится дополнительно охлаждать — тогда его давление можно будет сделать выше, загнав в цилиндр больше кислорода. Ведь сжать холодный воздух (уже в цилиндре ДВС) легче, чем горячий.

Воздух, проходящий через турбину, нагревается от сжатия, а также от деталей турбонаддува, разогретого выхлопными газами. Подаваемый в двигатель воздух охлаждают при помощи так называемого интеркулера (промежуточный охладитель). Это радиатор, установленный на пути воздуха от компрессора к цилиндрам мотора. Проходя через него, он отдаёт своё тепло атмосфере. А холодный воздух более плотный — значит, его можно загнать в цилиндр ещё больше.

А вот так выглядит интеркулер.

Чем больше выхлопных газов попадает в турбину, тем быстрее она вращается и тем больше дополнительного воздуха поступает в цилиндры, тем выше мощность. Эффективность этого решения по сравнению, например, с приводным нагнетателем в том, что на «самообслуживание» наддува тратится совсем немного энергии двигателя — всего 1,5%. Дело в том, что ротор турбины получает энергию от выхлопных газов не за счёт их замедления, а за счёт их охлаждения — после турбины выхлопные газы идут по-прежнему быстро, но более холодные. Кроме того, затрачиваемая на сжатие воздуха даровая энергия повышает КПД двигателя. Да и возможность снять с меньшего рабочего объёма большую мощность означает меньшие потери на трение, меньший вес двигателя (и машины в целом). Всё это делает автомобили с турбонаддувом более экономичными в сравнении с их атмосферными собратьями равной мощности. Казалось бы, вот оно, счастье. Ан нет, не всё так просто. Проблемы только начались.

У Mitsubishi Lancer Evolution интеркулер располагается в переднем бампере перед радиатором. А у Subaru Impreza WRX STI — над двигателем.

Во-первых, скорость вращения турбины может достигать 200 тысяч оборотов в минуту, во-вторых, температура раскалённых газов достигает, только попробуйте представить, 1000°C! Что всё это означает? То, что сделать турбонаддув, который сможет выдержать такие неслабые нагрузки длительное время, весьма дорого и непросто.

Выхлопные газы разогревают и выпускную систему, и турбонаддув до очень высоких температур.

По этим причинам турбонаддув получил широкое распространение только во время Второй мировой войны, да и то только в авиации. В 50-х годах американская компания Caterpillar сумела приспособить его к своим тракторам, а умельцы из Cummins сконструировали первые турбодизели для своих грузовиков. На серийных легковых машинах турбомоторы появились и того позже. Случилось это в 1962 году, когда почти одновременно увидели свет Oldsmobile Jetfire и Chevrolet Corvair Monza.

Но сложность и дороговизна конструкции — не единственные недостатки. Дело в том, что эффективность работы турбины сильно зависит от оборотов двигателя. На малых оборотах выхлопных газов немного, ротор раскрутился слабо, и компрессор почти не задувает в цилиндры дополнительный воздух. Поэтому бывает, что до трёх тысяч оборотов в минуту мотор совсем не тянет, и только потом, тысяч после четырёх-пяти, «выстреливает». Эта ложка дёгтя называется турбоямой. Причём чем больше турбина, тем она дольше будет раскручиваться. Поэтому моторы с очень высокой удельной мощностью и турбинами высокого давления, как правило, страдают турбоямой в первую очередь. А вот у турбин, создающих низкое давление, никаких провалов тяги почти нет, но и мощность они поднимают не очень сильно.

Почти избавиться от турбоямы помогает схема с последовательным наддувом, когда на малых оборотах двигателя работает небольшой малоинерционный турбокомпрессор, увеличивая тягу на «низах», а второй, побольше, включается на высоких оборотах с ростом давления на выпуске. В прошлом веке последовательный наддув использовался на суперкаре Porsche 959, а сегодня по такой схеме устроены, например, турбодизели фирм BMW и Land Rover. В бензиновых двигателях Volkswagen роль маленького «заводилы» играет приводной нагнетатель.

На рядных двигателях зачастую используется одиночный турбокомпрессор twin-scroll (пара «улиток») с двойным рабочим аппаратом. Каждая из «улиток» наполняется выхлопными газами от разных групп цилиндров. Но при этом обе подают газы на одну турбину, эффективно раскручивая её и на малых, и на больших оборотах

Но чаще по-прежнему встречается пара одинаковых турбокомпрессоров, параллельно обслуживающих отдельные группы цилиндров. Типичная схема для V-образных турбомоторов, где у каждого блока свой нагнетатель. Хотя двигатель V8 фирмы M GmbH, дебютировавший на автомобилях BMW X5 M и X6 M, оснащён перекрёстным выпускным коллектором, который позволяет компрессору twin-scroll получать выхлопные газы из цилиндров разных блоков, работающих в противофазе.

Турбина twin-scroll имеет двойную «улитку» турбины — одна эффективно работает на высоких оборотах двигателя, вторая — на низких

Заставить турбокомпрессор работать эффективнее во всём диапазоне оборотов, можно ещё изменяя геометрию рабочей части. В зависимости от оборотов внутри «улитки» поворачиваются специальные лопатки и варьируется форма сопла. В результате получается «супертурбина», хорошо работающая во всём диапазоне оборотов. Идеи эти витали в воздухе не один десяток лет, но реализовать их удалось относительно недавно. Причём сначала турбины с изменяемой геометрией появились на дизельных двигателях, благо, температура газов там значительно меньше. А из бензиновых автомобилей первый примерил такую турбину Porsche 911 Turbo.

Турбина с изменяемой геометрией.

Конструкцию турбомоторов довели до ума уже давно, а в последнее время их популярность резко возросла. Причём турбокомпрессоры оказалось перспективным не только в смысле форсирования моторов, но и с точки зрения повышения экономичности и чистоты выхлопа. Особенно актуально это для дизельных двигателей. Редкий дизель сегодня не несёт приставки «турбо». Ну а установка турбины на бензиновые моторы позволяет превратить обычный с виду автомобиль в настоящую «зажигалку». Ту самую, с маленьким, едва заметным шильдиком «turbo».

что это такое? Описание и принцип работы

В турбированных двигателях всасываемый турбонаддувом воздух сжимается. Сжатие воздуха приводит к тому что увеличивается его плотность, а сжатие это приводит к его нагреву примерно до 200 градусов. Также нагреву способствует и всасывающий воздух турбокомпрессор, так как он нагревается отработанными газами.  Также проблема в том, что когда воздух нагревается его плотность снижается, а это приводит к падению давления наддува.

Поэтому для того чтобы снизить температуру воздуха применяют интеркулер. Интеркулер охлаждает воздух до 50-60 градусов, это способствует лучшему наполнению цилиндров воздухом, а значит обеспечивается больший прирост мощности.

Исследования говорят что если снизить температуру воздуха на 10 градусов, то в среднем увеличение мощности (прирост) составляет 3%. Сгорание топлива происходит более эффективно, повышается экономия топлива и снижается количество вредных выбросов. В целом применение интеркулера  может обеспечить прирост мощности до 20%.
Но применение интеркулера имеет и свои недостатки. Когда интеркулер охлаждает воздух, то он тем самым создаёт препятствие для надувочного воздуха, а это снижает давление наддува.

Интеркулеры, или как их ещё называют охладители, можно разделить на 2 типа:
1. Воздушного охлаждения
2. Жидкостного (водяного) охлаждения

Промежуточные воздушные охладители получили большее распространение благодаря тому, что у них простая конструкция. Располагается интеркулер между турбокомпрессором и впускным коллектором. Конструкция интеркулера состоит из теплообменника, представляющего собой конструкцию из трубок, между которыми находятся пластины.

Охлаждение воздуха происходит благодаря тому, что трубки изменяют своё направление по длине, это увеличивает путь проходимый воздухом и воздух благодаря этому охлаждается. Но когда трубки изменяют направление, они создают дополнительное препятствие для воздуха, а это приводит к потерям давления наддува. Находящиеся между трубками увеличивают площадь поверхности охладителя, а это обеспечивает более лучшую теплоотдачу. Трубки и пластины обычно изготавливаются из алюминия, иногда применяется медь.

Интеркулер может устанавливаться под капотом  в следующих местах:
1. По центру за передним бампером, в бампере вырезаются специальные воздухозаборники.
2. Над двигателем, воздухозаборники вырезаются в капоте.
3. В боковых частях крыльев, в крыльях вырезаются воздухозаборники.

При разработке интеркулера для каждого конкретного двигателя учитывается множество параметров, таких как: внутреннее проходное сечение, объём теплообменника, толщина и другие.

По сравнению с воздушным интеркулером, интеркулер водяного типа имеет свои преимущества. Так как он более компактный, это значит что он может быть установлен в любом свободном месте под капотом. Вода которая охлаждает воздух отводит тепло интенсивней, а значит эффективность интеркулера больше. Но когда вода нагреется, то она требует больше времени для остывания.

 

Но за все эти преимущества мы расплачиваемся сложностью конструкции. В добавок к водяному теплообменнику в состав интеркулера также входит: воздушный радиатор, система патрубков, водяной насос, блок управления. Это всё образует вместе с системой охлаждения двигателя образует систему охлаждения двухконтурного типа.

Из-за своей сложности интеркулеры водяного типа применяются редко, т.е. только в тех случаях когда не представляется возможности применять воздушный интеркулер, пример этому некоторые двигатели TSI.

Много иной полезной информации вы можете найти на сайте Рено.бай — очень полезный ресурс про автомобили Рено. Здесь Вы можете прочитать не только про интеркуллер, турбину и другие элементы автомобиля, но про эксплуатацию Renault Duster, Megane, Sandero и др.

• < Назад
• Вперёд >

Что он делает и что вам нужно — Burns Stainless

Когда дело доходит до двигателей с турбонаддувом или наддувом, работа на бензине требует, чтобы интеркулер почти наверняка стал частью уравнения. Но что на самом деле делает интеркулер и как определить, какие детали вам понадобятся для сборки, иногда может быть загадкой.

По своей сути интеркулер — это теплообменник. В промежуточном охладителе типа воздух-вода теплообмен происходит между входящим воздухом и водой, протекающей через промежуточный охладитель — тепло от ваших наддувных труб передается воде, а более прохладный и плотный воздух направляется через другую сторону.Одним из ключевых преимуществ этого типа конструкции является то, что, в отличие от промежуточных охладителей воздух-воздух, промежуточный охладитель воздух-вода может быть установлен практически в любом месте вдоль маршрута трубопровода наддува, при условии, что есть средства для подачи воды в него и из него. .

Посмотрите на ядра Garrett, которые Chiseled Performance использует в своих сборках мощностью 1000 л.с.

Однако это также более сложная конструкция, чем система промежуточного охладителя воздух-воздух, требующая дополнительных компонентов, таких как трубки и фитинги для прохождения воды, и здесь необходимо учитывать не только надежность, но и максимальную отдачу. расход для поддержания эффективности интеркулера.

Работа промежуточного охладителя состоит в том, чтобы забирать наддуванный воздух и делать его более плотным, чтобы в цилиндр могло поместиться больше воздуха для сгорания. Нагнетатели и турбокомпрессоры выделяют тепло, когда создают давление, необходимое для уплотнения заряда воздуха. Это тепло соответствует менее плотному горячему воздуху, что, в свою очередь, означает меньшее количество воздуха, с которым двигатель будет работать при каждом сгорании, и приводит к меньшей мощности.

Кроме того, это тепло также приводит к более высокой температуре цилиндра, что может привести к преждевременной детонации в цикле сгорания, что лишает двигатель дополнительной потенциальной мощности.Промежуточный охладитель помогает поддерживать низкие температуры цилиндров и тем самым позволяет поддерживать синхронизацию двигателя, получая при этом еще больше мощности.

Чтобы максимально увеличить мощность, которую вы можете получить — и надежно поддерживать — с вашей системой принудительной индукции, ключом является поддержание вашего интеркулера как можно более эффективным, а с системой промежуточного охладителя воздух-вода, что означает выбор вашей сердцевины, трубы и фитинги должным образом, чтобы поддерживать оптимальный поток через систему, и размер ваших компонентов, соответствующий типу конструкции, с которой вы собираетесь их использовать.

Чтобы помочь нам определить, как этого добиться, мы поговорили с людьми из Garrett Turbo, Chiseled Performance, Burns Stainless и Fragola Performance, чтобы обсудить, как каждый из продуктов их компаний вписывается в уравнение и как лучше всего определить, что вам нужно.

Оценка ситуации

Первое и наиболее очевидное соображение — сколько места у вас есть для работы. Первым логичным шагом является определение того, где вы хотите установить интеркулер и сколько места у вас будет в этом пространстве.

Chiseled Performance объединяет свои 3000-сильные сборки с тремя из 1000-сильных ядер Garrett. Фитинги для воды имеют размер 1 ¼ дюйма NPT (национальная трубная резьба) и могут быть обращены вперед или назад.

«Я в основном спрашиваю, что это за установка. Какая цель в лошадиных силах? Какую максимальную величину наддува вы хотите запустить? Это будет уличный автомобиль или он предназначен только для гонок? » говорит Роберт Рохас из Chiseled Performance.

Вы захотите уделить некоторое внимание размеру нагнетателя или турбонагнетателя, который будет определять такие параметры стороны наддувочного воздуха, как массовый расход наддувочного воздуха, температура воздуха, выходящего из агрегата, и температура воздуха на входе интеркулер.

Для скорости разгона до 60 миль в час вам нужно, чтобы падение давления было как можно меньше, чтобы уменьшить турбо-задержку и улучшить отзывчивость двигателя. — Стивен Бродбент, Garrett Performance

«Вы должны принимать во внимание предполагаемые условия движения», — говорит Стивен Бродбент, технический менеджер подразделения Thermal Products for Turbo компании Garrett. «Для скорости от 0 до 60 миль в час вам нужно, чтобы падение давления было как можно меньше, чтобы уменьшить турбо-задержку и улучшить отзывчивость двигателя. Для работы на гусеницах, когда у вас постоянно высокие скорости и нагрузки, падение давления все же учитывается, но это не вызывает особого беспокойства.”

Расход

Когда дело доходит до разработки новейших технологий, определение эффективности продукции компании Garrett сводится к анализу потоков. «Мы все шире используем программное обеспечение для компьютерного анализа, чтобы оптимизировать распределение потока и минимизировать падение давления. Эти программы также помогают сбалансировать возможности отвода тепла обоих кулеров в системе (низкотемпературный радиатор и сам интеркулер) для оптимизации производительности », — поясняет Бродбент.

Тип насоса, используемого для низкотемпературного радиатора, будет определять расход в зависимости от того, сколько перепадов давления имеется во всей системе, и промежуточный охладитель составляет довольно значительную часть этого, и его следует учитывать.«Более низкий перепад давления означает больший расход, более высокий перепад давления означает меньший расход», — говорит Бродбент.

Как это обычно бывает во всем, что касается производительности, тепло является врагом эффективности, поэтому обеспечение адекватной скорости потока в системе для поддержания низких температур является ключевым моментом.

Кроме того, температура охлаждающей жидкости на входе в промежуточный охладитель является еще одним фактором, который следует учитывать, и в значительной степени определяется размером и характеристиками низкотемпературного радиатора в системе — низкотемпературный LTR будет иметь негативное влияние на производительность воздуха. в систему полива, не подавая достаточно холодной охлаждающей жидкости для обеспечения желаемой теплопередачи в промежуточном охладителе.

Правильные размеры трубопровода

Размеры трубок, используемых в вашей системе, также могут иметь большое влияние на эффективность. Диаметр никогда не должен превышать диаметр выпускного отверстия промежуточного охладителя и впускного отверстия корпуса дроссельной заслонки.

Размещение

Мы видели интеркулеры, установленные во множестве разных мест — иногда в приборной панели, другие сборки размещают их ближе к пассажирскому сиденью или даже дальше в салоне автомобиля.Это может показаться произвольным — возможно, из-за лучшего места для доступа или даже из эстетических соображений, но то, где вы устанавливаете интеркулер, может иметь большое влияние на его производительность.

«Это лучшая практика, которая обеспечит лучший отклик системы за счет уменьшения сложности системы», — объясняет Бродбент. «Чем короче все линии, тем лучше — чем больше объем, с которым вам придется бороться, тем больше будет турбо-лаг в системе. Более длинные и сложные воздуховоды увеличивают падение давления и уменьшают плотность воздуха, что отрицательно сказывается на выработке энергии двигателем.”

Рохас говорит нам, что в большинстве моделей с высокой мощностью, которые он видит, определяющий фактор часто основан на ограниченном пространстве внутри автомобиля. «Большинство охладителей воздух-вода устанавливаются в зоне пассажирского сиденья или в зоне заднего сиденья, но некоторые из них, например IC2000, могут быть установлены в приборной панели некоторых автомобилей. Некоторые также устанавливают радиаторы спереди в моторном отсеке, если позволяет пространство ».

Сложность часто приравнивается к задержке, когда дело доходит до водопровода в принудительной индукционной установке.Но в установках с высокой мощностью, созданных для гусеницы, размерные ограничения часто диктуют размещение, а отзывчивость на низких оборотах не является приоритетом.

Оптимизация потока

Как и в случае с воздушной частью уравнения, лучший способ оптимизации потока через систему — это уменьшить сложность. Более длинные линии с более крутыми изгибами увеличивают падение давления, что, в свою очередь, приведет к уменьшению потока охлаждающей жидкости и снижению охлаждающей способности низкотемпературного радиатора и промежуточного охладителя.

«Мы используем сердечники Garrett для блоков мощностью от 2 000 до 4 000 лошадиных сил и сердечник Bell для IC2500. Для них, конечно, требуется резервуар для воды и насос для их охлаждения. Наши основные размеры резервуаров для воды — пять и семь галлонов, хотя мы можем изготовить любой нестандартный размер в соответствии с настройкой », — говорит Рохас.

Системы

Chiseled Performance отличаются эксклюзивной конструкцией цельного воздушного резервуара и четырехдюймовыми входами и выходами. IC2000 (слева) рассчитан на 2000 лошадиных сил, IC3000 до 3000, а IC400 (как вы уже догадались) рассчитан на 4000 лошадиных сил.

Что касается насосов, у Rojas есть некоторые конкретные рекомендации как для диаметра линии, так и для конфигурации выпускной горловины. «Мы используем насосы для заправки резервуаров Rule для наших сборок, поскольку они действительно хорошо работают и очищают установку. Насос Rule 2000 предназначен для IC2000 и IC2500 с линиями диаметром минимум один дюйм, а насос Rule 3700 предназначен для охладителей IC3000 и IC4000 с линиями минимум 1 1/4 дюйма. Эти сердечники выигрывают от увеличенного размера трубопровода, и этим насосам не нравится, когда выпускные отверстия перекрываются — это просто убивает их поток », — пояснил Рохас.

«Трубки большего размера действительно помогают в потоке воздуха и охлаждении, но их трудно упаковать в автомобиле. — Роберт Рохас, Chiseled Performance»

Каковы размеры впуска и выпуска интеркулера?

«Обычно все наши установки поставляются с 4-дюймовыми входами и выходами в стандартной комплектации, хотя мы сделали несколько 5-дюймовых входов и выходов для клиентов, желающих максимально использовать свою комбинацию. Трубки большего размера действительно помогают в потоке воздуха и охлаждении, но их трудно упаковать в автомобиле », — говорит Рохас.«Автомобили без проблем вырабатывают более 4000 лошадиных сил на 4-дюймовом двигателе, но это большие кубические дюймовые двигатели. Мы сделали несколько промежуточных охладителей с 5-дюймовым вариантом на меньших кубических дюймах, которые используют турбокомпрессоры или нагнетатели. Эти конструкции позволяют выжать из установки каждую последнюю доступную мощность с наименьшей потерей давления ».

Рохас добавил, что трубки большего размера помогут в потоке воздуха и падении давления, особенно если в системе имеется множество изгибов.Увеличенный диаметр способствует более плавному прохождению воздуха по изгибам, что, в свою очередь, создает меньше тепла. «Он наиболее эффективен на выпускной стороне промежуточного охладителя, поскольку весь этот сжатый воздух может выходить из промежуточного охладителя легче и быстрее».

Но есть один серьезный недостаток, который мешает большинству строителей разрастаться. «Проблема в том, что все эти 5-дюймовые трубки занимают много места — радиус изгибов большой, и в большинстве автомобилей может быть очень сложно установить вертикальное положение».

Вот разница в размерах между Burns Stainless 3.5-дюймовые и 4-дюймовые трубки. Как вы можете себе представить, при прокладке этой трубки по всему автомобилю расхождения в размерах могут быстро накапливаться, в результате чего количество места, с которым вам нужно работать, и количество изгибов, требуемых в системе, вызывают дополнительные опасения.

По этой причине выбор 5-дюймовой установки — редкое явление для сборок Chiseled Performance. «Я бы сказал, что 99 процентов созданных нами промежуточных охладителей рассчитаны на 4-дюймовые установки», — добавил Рохас.

Трубки, зажимы и шланги

Так как же выбрать правильные трубки и зажимы для сборки? Способ соединения между компонентами в вашей настройке также может иметь большое влияние на производительность.Мы решили поработать с трубкой Burns Stainless. Несмотря на свое название, Burns предлагает широкий выбор алюминиевых трубок, в том числе диаметром от 3 до 5 дюймов, в различных конфигурациях; от прямых до 45 градусов до изгибов 90 градусов.

В то время как многие компании используют алюминий 6063 более низкого качества для своих трубок промежуточного охладителя, Burns Stainless предоставила изогнутые на оправке трубы из алюминия 6061.

Очевидно, что всякий раз, когда это возможно, вы хотите выбирать размеры трубок, которые соответствуют остальным компонентам в системе, но, конечно, не больше, чем выходное отверстие промежуточного охладителя или входное отверстие корпуса дроссельной заслонки.К сожалению, мир — несовершенное место, и для таких сложных построек иногда требуется компромисс. Вот тут-то и пригодятся переходные конусы.

Мы выбрали 5,0-дюймовую трубку для нашего приложения, так как мы искали наилучшую возможную производительность, минимальные потери потока и максимальную мощность — и мы были готовы решать проблемы упаковки.

Burns предоставил нам 15 футов 5,0-дюймовых алюминиевых трубок, 6 секций J-образных изгибов под углом 90 градусов и 5,0-дюймовых J-образных изгибов под углом 90 градусов, а также набор зажимов Burns с V-образной лентой.Качество алюминиевой фурнитуры Burns было выдающимся.

«Чем жестче водопровод, тем лучше», — говорит Винс Роман, технический директор Burns Stainless. Переходные конусы используются для соединения трубок и впускных / выпускных отверстий разных размеров. Силиконовый шланг можно быстро исправить, но он далек от идеала, поэтому по возможности Роман рекомендует использовать алюминиевые конусы для соединения этих компонентов. Поскольку мы использовали все 5 дюймов, у нас действительно не было проблем с необходимостью переходов. Но во многих приложениях это было бы уместно.

«Алюминий не только обеспечивает такие преимущества, как пониженное нагревание, повышенная устойчивость к давлению и общая надежность, но и дает дополнительное преимущество в виде лучшего потока за счет гладких стенок внутри соединителей», — добавил Роман.

Алюминиевые фланцы с V-образной полосой разработаны компанией Burns и оснащены уплотнительным кольцом.

Для этой сборки Burns предоставил алюминиевые фланцы с V-образным ободом для соединения алюминиевого трубопровода промежуточного охладителя. Эти фланцы представляют собой экономичную альтернативу зажиму Wiggins, где гибкость соединения не требуется.Фланцы изготовлены из алюминиевой заготовки 6061 на станке с ЧПУ и имеют канавку под уплотнительное кольцо для уплотнения. Приварные фланцы доступны для труб размером 2-1 / 2, 3, 3-1 / 2, 4 и 5 дюймов, и для сборки используются зажимы с V-образной лентой 304SS. Фланцы можно приобрести по отдельности или в сборе, включая зажим.

В качестве альтернативы можно использовать другой метод выполнения этих соединений с помощью зажима Wiggins или Hydraflow. Что касается последнего, хомуты Hydraflow обеспечивают осевую гибкость 1/4 дюйма, а также приблизительно четыре градуса углового перемещения, чтобы учесть незначительное смещение стыка, и совместимы со стандартными трубными обжимными кольцами; По сути, предлагая преимущества соответствия требованиям силикона, но с чрезвычайно надежным уплотнением, обеспечивающим преимущества как при установке, так и при техническом обслуживании.

Какие шланги вам понадобятся для сборки? Именно здесь на помощь приходит Fragola Performance Systems. Они предлагают две разные серии шлангов в конфигурации Push-Lok. Шланг серии 8000 имеет температурный диапазон до 300 градусов и имеет внутренний слой из синтетического PKR, покрытый армирующей волоконной оплеткой. Затем шланг оборачивается атмосферостойким текстильным покрытием, которое обеспечивает устойчивость к истиранию. «Этот шланг более чем удовлетворит спрос, который может принести любая сантехника промежуточного охладителя», — говорит Джефф Стейси из Fragola.«Эти узлы также вдвое легче узла из нержавеющей стали», — добавил он.

Шланг серии 8000 от Fragola с диапазоном рабочих температур до 300 градусов, максимальным давлением разрыва, превышающим 200 фунтов на кв.

Новинка 2015 года, Fragola представила шланг Push-Lok -20 и фитинги. Подобен черному шлангу серии 8700, но имеет размер 1 1/4 дюйма, этот шланг может перемещать огромное количество воды — идеально подходит для использования с промежуточным охладителем большого объема.

У

Fragola есть и другие варианты. Шланги серий 8600 и 8700 имеют максимальное давление 250 фунтов на квадратный дюйм. Трубка из синтетического каучука покрыта одним слоем текстильной оплетки, которая сочетается с внешним слоем синтетической цветной резины. У них нет внешней крышки, как у серии 8000, но они доступны в размерах от -4 до -16, тогда как серия 8000 предлагается в размерах от -4 до -12.

Линии серий 8600 и 8700 имеют еще более высокий порог давления и бывают самых разных размеров, хотя у них отсутствует внешняя крышка.

Что касается концов шлангов, у Fragola тоже есть решение. Неудивительно, что концы шлангов Push-Lite серии 8000 идеально подходят для их вариантов шлангов Push-Lok. Эти концы шлангов доступны в размерах от -4 до -16 с прямыми, 30, 45, 60, 90, 120, 150 и 180 градусов, а также в прямых и 90 градусов конфигурациях с -20.

Понятно, что существует множество элементов, которые входят в уравнение установки промежуточного охладителя воздух-вода, но с этими основами вы можете погрузиться в процесс, имея представление о том, что вам нужно и откуда это брать.

Промежуточные охладители воздух-воздух и воздух-водаPerformance Racing Industry

Надлежащее охлаждение температуры наддува играет решающую роль в современных двигателях с принудительной индукцией высокой мощности. Пока гонщики ищут способы выжать из своих комбинаций все до последней капли, мы изучаем, как эти различные конструкции интеркулера могут повлиять на конечный результат и где каждый из них работает наилучшим образом.

АДВОКАТ ИНТЕРКУЛЕРА «ВОЗДУХ-ВОЗДУХ»:
ЭРИК РАДЗИНС,
НАСОСНОЕ НАГРУЗЧИВОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
—

Каждый раз, когда вы что-то сжимаете, вы нагреваете его, поэтому добавление наддува к двигателю увеличит температуру входящего воздуха, скажем, на 10 градусов на фунт наддува или 20 градусов на фунт наддува — это просто зависит от того, что вы делаете.Высокая степень сжатия большинства современных двигателей приводит к тому, что воздух внутри цилиндра с самого начала горячий, и вам не нужны условия предварительного зажигания, потому что вы решили заполнить туда дополнительные 250 градусов воздуха. Итак, цель игры — снизить температуру заряда до температуры окружающего воздуха.

Мне нравится упрощать вещи, и поэтому использование промежуточного охладителя воздух-воздух для достижения этой цели имеет большой смысл. Нет движущихся частей, нет реле, нет проводов, нет насосов и нет расширительных баков.С промежуточным охладителем воздух-воздух это своего рода баланс между тем, сколько охлаждения он может обеспечить и сколько потока позволяет — если он слишком ограничителен, вы увидите слишком большой перепад давления. Таким образом, для интеркулера должен быть достаточный воздушный поток, и у вас должно быть достаточно места для его установки. К счастью, двигатели большинства современных автомобилей вырабатывают большую мощность прямо из коробки, поэтому производители обычно предоставляют вам и то, и другое.

Напротив, в системе «воздух-вода» у вас где-то установлен промежуточный охладитель, расширительный бак, полный воды, и эта вода проходит через сердцевину промежуточного охладителя в теплообменник.Эти системы работают хорошо, если они имеют правильный размер, но очень эффективная установка «воздух-вода» — дорогое удовольствие, а установка намного сложнее. Вам нужно перерезать все линии, провести электромонтаж, прокачать систему и так далее. А когда дело доходит до задействованных частей, реле, насосы и электрические элементы изнашиваются. В конце концов, они потерпят неудачу, и вам просто нужно надеяться, что ваша нога не будет касаться пола, когда вы будете спускаться по тормозной полосе, когда наступит этот день.

Еще одна вещь, которую следует учитывать, это то, что многие автомобили, которые в наши дни производят большую мощность, работают на E85, и это еще одно преимущество для систем воздух-воздух.E85 наплевать, подняли ли вы температуру заряда до 150 или даже 200 градусов, потому что его температура воспламенения настолько высока по сравнению с газом. И когда эти парни становятся действительно хардкорными, они обычно вообще отказываются от интеркулера и просто переключаются на метанол. Из-за этого конструкции промежуточных охладителей воздух-вода постепенно исчезают за пределами конкретных случаев использования, таких как нагнетатели прямого вытеснения.

Также стоит отметить, что температуры очень соответствуют воздухо-воздушному интеркулеру.Для участников дорожных гонок это означает, что температура воздуха на пятом и десятом кругах остается на том же уровне, что и на первом круге. Интеркулер воздух-воздух на самом деле не нагревает замачивание — каждый раз, когда вы выпускаете газ, он снова остывает. Итак, в конце концов, все сводится к выгоде, простоте установки и повторяемости.

АДВОКАТ КОНДИЦИОНЕРА ВОЗДУХ-ВОДА:
BRIAN ELLIS,
VORTECH ENGINEERING
—

Системы промежуточного охлаждения «воздух-вода» могут быть дороже, чем системы «воздух-воздух», но они также более эффективны.

У воды примерно в 13 раз больше теплоотдачи, чем у воздуха. Посмотрите на это так: если бы у вас была горячая сковорода, которую вам нужно было быстро остыть, вы бы поставили ее перед вентилятором или погрузили бы в раковину, полную воды? И поэтому правильно подобранная система воздух-вода всегда будет более эффективной и меньше подвержена влиянию температуры окружающего воздуха.

Некоторые санкционирующие органы предписывают использование промежуточных охладителей воздух-воздух для определенных классов, но гоночное сообщество уже знает, что воздух-вода — это то, о чем идет речь.В системе воздух-воздух скорость движения и температура на улице напрямую влияют на ее работоспособность. Это не относится к системе воздух-вода, и у вас также есть возможность супер-охлаждения и тому подобное. Вы можете загрузить лед в резервуар, чтобы жидкость была холоднее с самого начала, и это дает еще больше возможностей для снижения температуры заряда.

Однако размер очень важен для системы воздух-вода. Вы не только определяете размер самого кулера, вы также определяете размер теплообменника и пропускную способность жидкостного насоса, чтобы жидкость оставалась в теплообменнике в течение нужного времени — если она протекает слишком быстро, он не будет эффективно понижать температуру.А если он течет слишком медленно, он проводит слишком много времени в ядре кулера и работает не так эффективно. Определенно, есть какая-то наука, чтобы сделать это правильно, но если вы сделаете домашнее задание, она всегда будет работать лучше, чем система воздух-воздух, несмотря ни на что.

Также обычно наблюдается меньший перепад давления через сердечник в конструкциях промежуточного охладителя воздух-вода, чем в случае установки воздух-воздух. Например, в ходе тестирования, которое мы проводили с Мустангом последней модели, оно показало, что при 10 фунтах на квадратный дюйм вы проиграете.25 фунтов на квадратный дюйм через это ядро ​​с системой воздух-вода. При правильном размере промежуточного охладителя воздух-воздух та же самая система теряет от 3 до 4 фунтов на кв. .

Хотя количество CFM, проходящего через систему, одинаково, в результате вы теряете давление во впускном коллекторе, а это означает меньший потенциал для мощности. Конечно, вы можете добавить больше ускорения, чтобы компенсировать это, но это, в свою очередь, генерирует больше тепла, и очень быстро становится скользкой дорожкой.

Установка промежуточного охладителя воздух-вода — Muscle Mustangs и Fast Fords Magazine

Посмотреть все 19 фотографий Джастин Бёрчем в гонках и клиенты JPC побеждают. Этот Mustang GT 2005 года установил почти все основные стандарты производительности S197. Бурчам продолжает тестировать, разрабатывать и улучшать продукцию в своих гонках, и в настоящее время автомобиль участвует в соревнованиях MM&FF True Street на мероприятиях NMRA. Промежуточный охладитель воздух-вода JPC был установлен и испытан на этом автомобиле до того, как Бурчам дал ему разрешение на продажу в магазине JPC.

«Холодный воздух более плотный и несет в себе больше молекул кислорода», — выпалил Джастин Бурчам из JPC Racing, когда мы спросили его о причинах добавления нового промежуточного охладителя воздух-вода JPC Racing ко многим его мощным двигателям. Вагоны потребителей с принудительной индукцией. Модификация — это простое решение возрастающей проблемы, которую Бурчам осознал, участвуя в гонках на своем популярном Mustang GT 2005 года в соревнованиях MM & FF / NMRA True Street.

True Street Challenge — это испытание на пытки на 8-секундную поездку, подобную той, которую он приносит в битву.В 30-мильном круизе двигатель, нагнетатель и трансмиссия пропитываются теплом, прежде чем участники попытаются выполнить три последовательных заезда по трассе — без помощи охлаждения автомобиля или открытия капота. Приняв во внимание знойные летние температуры, вы поймете, почему тепло от нагнетателя может быть проблемой для максимальной производительности.

Бурчам постоянно наблюдал, как температура воздуха на входе у него поднималась высоко, когда промежуточный охладитель воздух-воздух пытался снизить ее до разумного уровня. «Я видел температуру до 300 градусов на моей машине и многих автомобилях с турбонаддувом и большим наддувом.Интеркулер почти ничего не сделает, потому что он пропитан высокой температурой. Часто мы имеем дело с 90-градусной погодой — не только на True Street, но и во время местных тестов и тюнинговых сессий. В сочетании с высокой температурой окружающей среды и еще более горячим сжатым воздухом от нагнетателя или турбонагнетателя становится трудно удерживать установленный на передней панели промежуточный охладитель воздух-воздух », — заявил Бурчем. — воздухоохладители входят в состав многих комплектов центробежных и турбонагнетателей.Мы тестировали устройство на поездке с продувкой ProCharger. Здесь показаны два участника нашей игры с теплообменом.

«Нет свежего воздуха, кроме 90-градусного воздуха, проходящего через интеркулер на низких скоростях, обычно в передней половине трассы. К тому времени, когда машина действительно начинает движение, воздух и интеркулер уже пропитаны теплом. . » По мере увеличения температуры заряда производительность падает, потому что более горячий воздух несет меньше молекул кислорода, и блок управления двигателем начинает отсчитывать время, потому что повышенная температура на входе и последующее повышение температуры сгорания с большей вероятностью вызовут детонацию.Бёрчем видел, как из-за горячего воздуха на высокой скорости убирали 3-4 градуса.

Многие комплекты нагнетателей поставляются с промежуточным охладителем воздух-воздух или небольшим блоком воздух-вода (оба из которых подходят для большинства применений), но по мере того, как двигатели становятся более радикальными, а нагнетатели становятся больше, появляется потребность в более эффективной системе промежуточного охлаждения. Интеркулер типа воздух-воздух относится к воздуху, который проходит через теплообменник, чтобы охладить нагнетаемый воздух, так же, как радиатор для охлаждающей жидкости двигателя. Промежуточный охладитель воздух-вода — это теплообменник, который использует циркулирующую воду (часто ледяную воду в гоночных автомобилях) для охлаждения воздушного заряда.

См. Все 19 фотографий Испытательная пуля представляет собой строкер-двигатель Rich Groh Racing (RGR) 302 с портированными трехклапанными головками, кулачками JPC, воздухозаборником JPC и ProCharger D1SC с давлением наддува 24 фунта на квадратный дюйм. См. Все 19 фотографий Интеркулер. разделен на два отдельных ядра, у каждого из которых есть собственный порт входа и выхода. Подача -16 идет вниз со стороны водителя транспортного средства и разделяется для подачи на правое отверстие фитинга каждого сердечника. Решение

Burcham для приложений с высокой мощностью — это изготовленный промежуточный охладитель воздух-вода, в котором для охлаждения нагнетаемого воздуха используется ледяная вода.Пользовательский промежуточный охладитель воздух-вода разработан для Мустангов 2005 года выпуска и заменяет популярные воздухо-воздушные охладители в том же месте, поэтому наддувной трубопровод практически не требует доработок. JPC может также создать интеркулер для других приложений.

Burcham использовал клиентский Mustang GT 2005 года, чтобы показать, насколько легко устанавливается интеркулер и насколько он эффективен по сравнению с воздухо-воздушным охладителем, который ранее был установлен в автомобиле. В черном GT используется популярная в JPC комбинация — двигатель 302, построенный по технологии Rich Groh Racing (RGR), с трехклапанными головками блока цилиндров с портом RGR, парой распредвалов JPC, впускным коллектором JPC, нагнетателем ProCharger D1SC (давление наддува 24 фунта на квадратный дюйм). ) и все остальное, что необходимо для бесперебойной работы, включая топливную систему в стиле возврата JPC и индивидуальную настройку с помощью программного обеспечения DiabloSport.

Посмотреть все 19 фото Вот штуцер выхода сердечника со стороны драйвера. Ниппель рядом с ним является питанием сердечника со стороны пассажира.

Базовые испытания были выполнены со стандартным воздушно-воздушным промежуточным охладителем; GT произвел 627 л.с. и 650 л.с. Температура воздуха на входе взлетела до 176 градусов во время коротких прогонов на динамометрическом стенде. Бурчам сказал, что температура тестовой машины на трассе достигла 250 градусов. Гусеница всегда показывает более высокие температуры, чем тянет на динамометрическом стенде шасси, из-за более длительного времени работы. Блок управления двигателем сдвигал угол поворота на 2 градуса в верхней части динамометрического стенда шасси и на 4 градуса на гусенице.Для этого приложения общее время установлено на 19 градусов.

Установка промежуточного охладителя воздух-вода — несложная задача; Стандартный охладитель JPC прекрасно подходит для замены блока воздух-воздух, который он заменяет. «Наш стандартный интеркулер рассчитан на 1250 л.с., и он подходит для обычного места. Интеркулер, используемый в этой истории, рассчитан на 1500 л.с., и из-за его размера нам пришлось сделать выемку в раме, чтобы он поместился», — говорит Бурчам из установка.

Посмотреть все 19 фотоДля подачи ледяной воды используется большой шланг.Мы купили это в местном хозяйственном магазине. Некоторые энтузиасты оборачивают его каким-то утеплителем; мы не обматывали наш шланг.

Команда JPC также добавила байпасный клапан ProCharger Race большего размера из-за давления наддува 24 фунта на квадратный дюйм. Оттуда оставалось только прикрутить водяной элемент болтами, проложить от него линии подачи и возврата воды, а также установить и подключить водяной насос Meziere WP136S. Линия подачи — -16, которая разделена на две линии -12 в блоке Y впереди и продолжается до промежуточного охладителя.Две линии -12 выходят из кулера и объединяются в Y-блоке с одной -16 обратной. Это потому, что интеркулер состоит из двух отдельных ядер.

Ячейка с водой вмещает 5 галлонов воды, и Бёрчем рекомендует заполнить ее водой примерно на треть, а затем набить в ячейку четыре мешка со льдом. Насос Meziere обеспечивает циркуляцию воды со скоростью 20 галлонов в минуту.

Посмотреть все 19 фотографий Правый штуцер — это выход для сердечника со стороны водителя, а левый штуцер — это вход для охладителя со стороны пассажира.

На стенде Burcham записал температуру воздуха на входе и отметил, что новый интеркулер охлаждает воздух до 75 градусов. Было выполнено несколько резервных прогонов, чтобы проверить снижение температуры входящего заряда на 101 градус; каждый пробег был в пределах нескольких градусов от 75. Пока температура снижалась, мощность и крутящий момент увеличивались. На пике мы увидели прирост на 44 об / ч и 70 об / ч благодаря более прохладному воздуху и увеличению угла опережения зажигания. ЭБУ не удалял никаких моментов зажигания, и Бёрчем даже безопасно добавил 2 градуса после проверки свечей зажигания.Более плотный воздух помогает предотвратить детонацию, что дает возможность увеличить время.

Добавление льда в охладитель очень эффективно на трассе (и на динамометре), но обсуждается для уличного использования. Бурчем резюмировал это: «Мы играли с идеей добавления теплообменника, чтобы охладить воду для строго уличных автомобилей, таких как Terminator, Shelby GT500 и Lightning. Это приложение больше предназначено для использования на треках, но я обычно круиз на моем Mustang GT 2005 года с выключенным водяным насосом и стоячей водой, поддерживающей температуру на уровне 80–110 — в зависимости от температуры наружного воздуха и до тех пор, пока я не нажимаю на педаль газа.Когда пришло время гонки, я просто щелкаю выключателем, и температура на входе довольно быстро снижается ».

В заключение, смесь льда и воды оказалась очень эффективной на этом Мустанге благодаря большому нагнетателю и большому наддува. JPC Интеркулер лучше соответствовал уровням мощности нашего тестового автомобиля по сравнению со стандартным воздушно-воздушным промежуточным охладителем, который был на автомобиле. По мере того, как нагнетатели и турбины становятся больше, увеличивается и задача охлаждения наддува, чтобы получить максимальную отдачу. мощность из вашего Мустанга.

Посмотреть все 19 фото Коробка прикручена болтами, и в нее впадают водопроводы. Линия и клапан устанавливаются на дне резервуара для слива.

FAQ

Есть вопрос о производительности охлаждения?

Есть ли у вас проблемы технического характера? У нас есть ваш ответ. Мы собрали коллекцию наиболее распространенных вопросов, связанных с интеркулером, охватывающих широкий спектр тем. Однако, если вы не нашли ответа на свой вопрос ниже, не стесняйтесь обращаться к нам, и мы будем рады ответить на любые ваши вопросы по теории, конструкции и производству интеркулера.

1. Каково назначение и / или преимущество интеркулера?
2. Как интеркулер влияет на выходную мощность двигателя?
3. Некоторое промежуточное охлаждение лучше, чем его отсутствие?
4. Существуют ли интеркулеры разных стилей?
5. Как промежуточный охладитель воздух-воздух может быть более эффективным, чем промежуточный охладитель на водной основе?
6. Каковы относительные достоинства интеркулера с воздушным или водяным охлаждением и какой из них лучше всего подходит для моих целей?
7. Какие факторы учитываются при настройке интеркулера?
8. Ядро одного стиля круче другого?
9. Какие варианты конструкции сердечника используются в промежуточных охладителях?
10. В чем разница между короткими и длинными трубками?
11. Влияет ли длина трубки на эффективность?
12. Какие факторы влияют на эффективность охладителя воздух-воздух?
13. Можно ли внести в систему какие-либо улучшения для повышения эффективности?
14. Какие диапазоны эффективности можно ожидать от интеркулера?
15. Как измерить эффективность интеркулера?
16. Какие факторы влияют на потерю давления или потока?
17. Какие диапазоны потери давления можно ожидать? А что приемлемо?
18. Предлагает ли один основной стиль меньше ограничений, чем другой?
19. Что такое потеря потока через промежуточный охладитель?
20. Как / почему потеря потока значительна?
21. Может ли выйти из строя интеркулер? Если да, то каковы виды отказов?
22. Есть ли предел давления наддува для промежуточных охладителей?
23. Какое значение имеет утечка в промежуточном охладителе?
24. Как можно защитить интеркулер от коррозии?
25. Можно ли красить интеркулер?
26. Можно ли отремонтировать интеркулер?
27. Существует ли режим обслуживания интеркулера?
28. Каков срок службы интеркулера?
29. Есть ли гарантия на интеркулер?

Q: Каково назначение и / или преимущество интеркулера?

Промежуточный охладитель предназначен для отвода тепла из воздушного заряда, которое турбонагнетатель / нагнетатель передает в заряд при его сжатии.Есть два преимущества: уменьшение тепла в воздушном заряде увеличивает плотность заряда (больше молекул воздуха на кубический фут), тем самым увеличивая потенциал для получения большей мощности. Уменьшение тепла снижает склонность процесса горения к детонации (детонации).

Q: Как интеркулер влияет на выходную мощность двигателя?

Мощность зависит от плотности воздушного заряда. При понижении температуры интеркулер увеличивает плотность воздушного заряда, следовательно, увеличивается мощность.Обычно величина увеличения составляет от 10 до 20% для среднего (уличного) давления наддува.

Q: Некоторое промежуточное охлаждение лучше, чем его отсутствие?

Нет. Это зависит от конструкции интеркулера, и здесь задействованы два фактора; эффективность (сколько тепла удаляется) и ограничение потока (потеря давления), создаваемое наличием промежуточного охладителя. Независимо от эффективности, если будет потеряно слишком большое давление, интеркулер будет либо бесполезен, либо действительно может снизить производительность.

Q: Существуют ли интеркулеры разных стилей?

Да, два основных стиля: воздух-вода, при котором наддувочный воздух охлаждается водой, и воздух-воздух, при котором наддувочный воздух охлаждается (окружающим) воздухом.

Q: Как интеркулер воздух-воздух может быть более эффективным, чем интеркулер на водной основе?

Существует подавляющее количество окружающего воздуха, доступного для охлаждения сердцевины воздух-воздух по сравнению с наддувочным воздухом через внутреннюю часть промежуточного охладителя (промежуточный охладитель с ледяной водой является единственным исключением из этого аргумента.). При скорости всего 60 миль в час с двигателем мощностью 300 л.с. при полном наклоне окружающий воздух, доступный для охлаждения интеркулера, примерно в десять раз превышает количество наддувочного воздуха, необходимого для выработки 300 л.с. В то время как водяной промежуточный охладитель в значительной степени сохраняет тепло в воде до тех пор, пока дроссельная заслонка не позволит осуществить обратный обмен. Некоторое количество тепла отводится от переднего водоохладителя, но разница температур между водой и окружающим воздухом недостаточно велика, чтобы отводить много тепла. Другой способ взглянуть на ситуацию состоит в том, что в конечном итоге тепло, отводимое от воздушного заряда, должно уходить в атмосферу независимо от того, идет ли оно от воздушного интеркулера или интеркулера на водной основе.Проблема с водяным промежуточным охладителем заключается в том, что тепло имеет больше препятствий, чтобы достичь атмосферы, чем воздушный промежуточный охладитель. Нравится вам это или нет, но каждая преграда представляет собой сопротивление передаче тепла. Чистый результат; больше барьеров, меньше теплопередачи.

Q: Каковы относительные достоинства интеркулера с воздушным или водяным охлаждением и что лучше всего подходит для моих целей? Это зависит от обстоятельств. Эти обстоятельства; уличное использование, дрэг-рейсинг или гонки на выносливость (более двух минут).

Использование на улице: Воздухо-воздушный интеркулер окажется более эффективным при правильном размере.

Дрэг-рейсинг: короткий всплеск мощности позволяет ледяной воде охладить наддувочный воздух до температуры ниже температуры окружающей среды.

Гонки на выносливость: промежуточный охладитель воздух-воздух явно превосходит его из-за более короткого пути отвода тепла от воздушного заряда в атмосферу. Гонки на выносливость исключают использование ледяной воды, тем самым сводя на нет исключительное преимущество водяного промежуточного охладителя.Кроме того, промежуточный охладитель воздух-воздух (практически, см. Комментарии ниже) не требует обслуживания.

Q: Какие факторы учитываются при настройке интеркулера? Использование транспортного средства: обратите внимание на ответы выше.

Пространство: Когда недостаточно места для воздухоохладителя с адекватным внутренним проходным сечением, лучшим выбором будет установка на водной основе. Промежуточный охладитель воды обычно меняет пути потока через сердечник и пропускает заряд через большую поверхность, поэтому его проходное сечение может быть довольно большим даже в небольшом общем корпусе.

Тип сердечника: Между типами сердечников очень мало различий с точки зрения эффективности. Расход наддувочного воздуха: это фактор, определяющий размер промежуточного охладителя.

Q: Ядро одного стиля охлаждается лучше другого?

Нет, разницы почти нет. За три десятилетия тестирования промежуточных охладителей мы не обнаружили заметной разницы между каким-либо типом сердечника или производителем. Имейте в виду, что достоинством сердечника является его эффективность по сравнению с характеристиками внутреннего сопротивления.Если выбрать допустимую потерю потока, практически все сердечники будут давать практически одинаковые результаты по эффективности. Возможно, сердцевине с немного меньшим проходным сечением на погонный дюйм или сердцевине с более длинными трубками потребуется на 5% больше трубок, чтобы сравняться с лучшими из промежуточных охладителей в отношении потерь потока и эффективности. Не очень важная разница.

Q: Какие варианты конструкции сердечника используются в промежуточных охладителях?

Вариации в стиле изготовления основного материала.Сердечник стиля «стержень и пластина» изготавливается путем пайки слоистой структуры из плоских пластин, разделенных небольшими прямоугольными прокладками. Сердечник типа «труба и фланец» создается путем протягивания ряда трубок через фланец коллектора и спайки сборки вместе. Для тяжелых условий эксплуатации, скачков давления до 250 фунтов на кв. Дюйм (изб.) И тяжелых условий доступны стальные сердечники «Solid Extruded Tube».

Q: В чем разница между короткими и длинными трубками?

Чем длиннее трубка, тем больше потеря давления, сопровождающаяся небольшим повышением эффективности.

Q: Влияет ли длина трубки на эффективность?

Очень мало. Наибольшее количество тепла исходит из трубки, где разница температур между внутренней и внешней части наибольшая. Это есть в первых паре дюймов трубки. Последний дюйм трубы, в которой температура заряда быстро приближается к температуре охлаждающей среды, будет передавать очень мало тепла, поэтому его использование будет незначительным.

Q: Какие факторы влияют на эффективность охладителя воздух-воздух? Фронтальная область: это быстро убывающая функция.Если используется ядро ​​правильного размера, то его удвоение определенно не увеличит эффективность вдвое. Более вероятно, что удвоение сердечника повысит КПД примерно на 5% и будет стоить вдвое больше необходимой суммы и существенно увеличит вес.

Площадь пластины: Площадь пластины (сумма площади основной пластины, которая подвергается воздействию атмосферы) прямо пропорциональна фронтальной площади и толщине. Однако толщина — палка о двух концах. При большей толщине площадь пластины увеличивается, но меньшее количество окружающего воздуха может проникать в более толстую сердцевину, обеспечивая охлаждение.

Количество окружающего воздуха: очень важно убедиться, что воздух, попадающий в носовую часть автомобиля, действительно проходит через интеркулер.

Q: Можно ли внести в систему какие-либо улучшения для повышения эффективности?

Да, на эффективность влияет несколько небольших факторов. Правильный воздуховод — это, вероятно, единственная наиболее полезная вещь, которую можно сделать с существующим промежуточным охладителем. Расположение в основном потоке окружающего воздуха имеет решающее значение.Для сравнения, интеркулер, заклеенный лентой, без потока окружающего воздуха обеспечит лишь около 20% эффективности.

Q: Какие диапазоны эффективности можно ожидать от интеркулера? Типичный промежуточный охладитель воздух-воздух для уличных применений обеспечивает эффективность от 60% до 70%, превосходная / оптимальная конструкция для шоссейных гонок может приближаться к КПД почти 90%, но требует адекватного «бюджета!».

Как правило, промежуточный охладитель типа жидкость-воздух обеспечивает более высокий КПД, чем промежуточный охладитель воздух-воздух, начиная с КПД 75% и достигая пика КПД 95%.Еще одним преимуществом является необязательное использование льда в качестве охлаждающей жидкости, что является единственным способом снизить температуру наддувочного воздуха ниже температуры окружающего воздуха.

Q: Как измерить эффективность интеркулера? Эффективность определяется как отношение температуры, сбрасываемой промежуточным охладителем из наддувочного воздуха, к температуре, которую нагнетает наддув с турбонаддувом.

Например: если турбонагнетатель / нагнетатель нагнетает 150 градусов по Фаренгейту при сжатии воздуха, а промежуточный охладитель удаляет 110 из этих градусов, то эффективность равна: Эфф = 110/150 =.733, или 73,3%

Q: Какие факторы влияют на потерю давления или потока?

Площадь внутреннего потока является основным контролирующим фактором. Длина трубы является вторым важным фактором, поскольку труба, которая в два раза длиннее другой, будет иметь почти вдвое большее сопротивление при той же скорости воздуха. Вход в трубку и плотность турбулизатора играют небольшую роль и могут считаться незначительными. При настройке ориентации сердечника в заданном пространстве всегда располагайте сердечник так, чтобы обеспечить трубу самой короткой длины и наибольшее количество трубок.Ясно, что это оптимизирует внутреннее проходное сечение.

Q: Какие диапазоны потери давления можно ожидать? А что приемлемо?

Для хорошей надежной работы потеря давления в промежуточном охладителе должна быть меньше 1,0–1,5 фунтов на кв. Дюйм. Если измеренное давление превышает 4 фунта на квадратный дюйм, то промежуточный охладитель не подходит для работы и, безусловно, снижает производительность.

Q: Предлагает ли один стиль ядра меньше ограничений, чем другой?

Есть несколько тонких моментов, которые мало что значат.По сути, все они одинаковы, если площадь потока является основным соображением при проектировании.

Q: Что такое потеря потока через промежуточный охладитель?

Потеря потока — это то, что измеряется в потере давления, и представляет собой ограничение, представленное для плавного, легкого потока воздуха через систему. По сути, сопротивление. Он измеряется разницей давления между наддувом воздуха, поступающим в промежуточный охладитель, и наддувом воздуха, выходящим из промежуточного охладителя. Эта потеря потока обусловлена ​​аэродинамическим сопротивлением, обеспечиваемым формой, чистой площадью трубок, длиной трубок, а также плотностью и стилем турбулизаторов.

Q: Как / почему потеря потока значительна? Конечный результат — производство энергии. Это очень важно, потому что мощность, необходимая для прогона воздуха через систему, должна откуда-то поступать. В зависимости от того, является ли система турбонаддувом или наддувом, будет определяться, сколько мощности теряется из-за ограничения.

Существуют ли другие факторы потери потока в узле промежуточного охладителя, а не только в сердечнике? Да, вход во впускной бачок интеркулера и плавность выхода из бачка.Смежные трубные сборки, их длина, размер и конфигурация изгиба — все это часть общей потери потока.

Если наддув повышен, нужно ли увеличивать соответствующий интеркулер? Очень редко. Хотя потери через промежуточный охладитель пропорциональны квадрату расхода (CFM), маловероятно, что изменение будет такого размера, который потребует более крупного промежуточного охладителя. Если возникают резкие изменения потока, скажем, на 50%, тогда потери потока увеличиваются на 1,5 в квадрате, или на 2.25, и это оказалось бы чрезмерным, что настоятельно предполагало бы более крупный промежуточный охладитель.

Q: Может ли выйти из строя интеркулер? Если да, то каковы виды отказов?

Системы промежуточного охладителя типа «вода-воздух» имеют множество явных неисправностей; Насосы, утечки, шланги, резервуары, коррозия и даже отсутствие технического обслуживания — все это может способствовать отказу. Системы промежуточного охладителя воздух-воздух вряд ли выйдут из строя, если они будут правильно построены для работы; столкновение с твердыми объектами, как и другие транспортные средства, вероятно, является единственной существенной причиной поломки.

Q: Есть ли предел давления наддува для промежуточных охладителей?

Интеркулер может выйти из строя из-за давления, если он специально не предназначен для работы при этом объективном давлении. Режим отказа определенно не похож на взорвавшуюся бомбу, скорее отказ проявляется в потрескавшихся швах и вызывается многократным сгибанием материала концевых резервуаров. Панель крышки, если она большая, подвергается высоким давлениям и недостаточно жесткая, будет изгибаться взад и вперед, или «масленка», до тех пор, пока края панели не устают и швы не начнут трескаться.(Давление до 15 фунтов на квадратный дюйм обычно безопасно для всех конструкций)

Q: Какое значение имеет утечка в промежуточном охладителе?

С водяным промежуточным охладителем утечка в сердечнике основного охладителя может вызвать серьезные проблемы с двигателем. Внешние утечки просто раздражают, но вряд ли могут нанести вред. Прежде чем возникнут какие-либо проблемы, в воздушном блоке должна быть очень большая утечка. Если под давлением и помещен под воду, воздухоохладитель должен «надуть» пузыри, прежде чем это вызовет какие-либо заметные проблемы.Дюжина маленьких струйок пузырей совершенно бессмысленна для выступления.

Q: Как можно защитить интеркулер от коррозии?

Для водяного агрегата потребуется защита прохода воды, предлагаемая стандартным антифризом. Воздухоохладителю нужна только защита от коррозии снаружи. Порошковое покрытие, пожалуй, самое надежное и экономичное решение проблемы коррозии. Пути зарядки интеркулера любого типа будут защищены масляными парами из сапуна двигателя, которые прокачиваются через систему.

Q: Можно ли покрасить интеркулер?

Безусловно. Можно обнаружить небольшую потерю эффективности, если сердечник окрашен, но, вероятно, это будет меньше различий, чем повторяемость измерений. Во что бы то ни стало, покрасьте концевые баки, но предпочтение предполагает, что сердцевина остается открытой.

Q: Можно ли отремонтировать интеркулер?

Ремонт зависит от того, где проблема и насколько сильно она повреждена.Это примерно то же самое, что «можно ли отремонтировать крыло?» В большинстве случаев искусный изготовитель, ленточная пила и гелиакосварщик могут творить чудеса.

Q: Существует ли режим обслуживания интеркулера? Интеркулер на водной основе требует периодического контроля уровня воды. Кроме того, ему необходим антифриз для работы в холодную погоду, коррозия и смазка насоса. Рекомендуется периодически проводить проверку на утечки. Воздушный охладитель необходимо удалить (разбить) при мытье автомобиля.Трубные шланги и хомуты нуждаются в периодической проверке. Если в воздухоохладителе обнаруживаются незначительные утечки, это обычно не имеет значения.

Возможно, каждые 10–15 км миль внутренние части элемента промежуточного охладителя следует промывать растворителем для удаления скопившихся остатков масла и грязи.

Q: Каков срок службы интеркулера?

При незначительном обслуживании практически без ограничений. За исключением, конечно, насоса водяного охладителя.

Q: Есть ли гарантия на интеркулер?

да.На все сердечники и узлы промежуточных охладителей Bell дается гарантия сроком на один год от производственных дефектов.

---

Титановый охладитель отработанного воздуха в промежуточном охладителе выхлопных газов двигателя

Титановый охладитель отработанного воздуха в промежуточный охладитель выхлопных газов двигателя

{«server_url»: «https://www.opinew.com», «shop»: {«id»: 9920, «name»: «Alfa Heating Supply»}, «review_publishing»: «email», «buttons_color»: «# dae1e7», «stars_color»: «# FFC617», «theme_transparent_color»: «initial», «widget_theme_style» : «card», «navbar_color»: «# 000000», «reviews_card_border_color»: «# c5c5c5», «reviews_card_border_active»: false, «star_bars_width»: «300px», «star_bars_width_auto»: true, «questions_and_answers_active»: true, » number_review_columns «: 2,» number_reviews_per_page «: 8,» предпочтительный_язык «:» en «,» background_color «:» # ffffff00 «,» text_color «:» # 3d4852 «,» secondary_text_color «:» # 606f7b «,» navbar_text_color «: «#ffffff», «pagination_color»: «# 000000», «Verified_badge_color»: «# 38c172», «widget_show_dates»: true, «display_stars_if_no_reviews»: false, «fonts»: {«navbar_reviews_title_font_size»: «1.25rem «,» navbar_buttons_font_size «:» 1.125rem «,» star_summary_overall_score_font_size «:» 2.25rem «,» star_summary_reviewsnum_font_size «:» 1.5rem «,» star_summary_progress_font_size «,» star_summary_progress_font_size «:» 1.125 «:» 1rem «,» reviews_card_secondary_font_size «:» 1rem «,» form_headings_font_size «:» 0.875rem «,» form_post_font_size «:» 2.25rem «,» form_input_font_size «:» 1.125rem «,» paginator_font_size «,» 1.125rem » «qna_title_font_size»: «1.5rem», «badge_average_score»: «2rem», «badge_primary»: «1.25rem »,« badge_secondary »:« 1rem »},« badge_stars_color »:« # ffc617 »,« badge_border_color »:« # dae1e7 »,« badge_background_color »:« #ffffff »,« badge_text_color »:« # 3C3C3C »,« badge_text_color »,« badgetext_color »,« badge_text_color » «:» # 606f7b «,» badge_shop_reviews_link «:» http://opinew.com/shop-reviews/9920 «}

829,00 $

Чтобы обеспечить характеристики сгорания двигателя внутреннего сгорания, наддувочный воздух необходимо охлаждать с помощью промежуточных охладителей. Воздухо-водяные промежуточные охладители Alfa идеально подходят для охлаждения судовых двигателей, а также различных наземных двигателей, таких как генераторные установки, теплоэлектростанции и пожарные насосы.Они также подходят для облегчения процедур тестирования и разработки двигателей. Кроме того, воздухо-водяной промежуточный охладитель Alfa отличается высокой эффективностью охлаждения, компактными размерами и титановым материалом, который имеет коррозионную стойкость, подходящую для морской воды. Материал из нержавеющей стали устойчив к коррозии, чем белая медь.

Технические характеристики

1. Материал: титан
2. Максимальное рабочее давление на стороне воздуха: 3,5 МПа (508 фунтов на кв. Дюйм)
3. Максимальное рабочее давление на стороне воды: 3.5 МПа (508 фунтов / кв. Дюйм)
4. Максимальная температура воздуха на входе: 200 градусов C

Тип	Мощность двигателя (кВт)	Мощность двигателя (л.с.)	Расход наддувочного воздуха (кг / мин)	Падение давления (кПа)	Расход воды (л / мин)	Падение давления (кПа)	Отвод тепла (кВт)
EC140-C	65	86	2,5	12,5	60	25.3	8
FC100-C	110	146	6,7	7,5	100	24,3	15
FG100-C	190	253	11	9,3	130	25,6	25
GL140-C	240	320	14	9,4	160	13,9	32
GK190-C	370	493	21	12.6	180	9,7	48
JK190-C	650	866	35	15,0	220	8,2	85

* Услуги по настройке

Мы производим индивидуальные приложения для различных рабочих давлений и температур

Ограниченная гарантия на теплообменник.pdf

экспертов по интеркуллерам | ProCharger

Это простой физический факт: более прохладный воздух дает больше энергии.На уличных транспортных средствах промежуточное охлаждение воздух-воздух является естественным вариантом, поскольку он размещает промежуточный охладитель в передней части автомобиля, где он подвергается постоянному притоку охлаждающего воздуха. Эксперты сходятся во мнении, что воздух-воздух по своей сути обеспечивает лучшее охлаждение и надежность, чем промежуточные охладители воздух-вода для уличного использования. В промежуточных охладителях «воздух-воздух» ProCharger используются большие воздухоохладители, в которых используется высокоэффективная и чрезвычайно прочная конструкция сердечника промежуточного охладителя с стержнями и пластинами, обеспечивающая большую площадь поверхности для превосходного рассеивания тепла.

Промежуточное охлаждение воздух-воздух — это высокоэффективный одноэтапный процесс, который представляет собой фундаментальное преимущество ProCharger. Сжатый воздух поступает в промежуточный охладитель с одной стороны, попадая в стержень и сердечник пластины. Попадая в сердечник, сжатый воздух охлаждается воздушным потоком, проходящим через каналы или ребра промежуточного охладителя. Затем этот более холодный и плотный воздух направляется в корпус дроссельной заслонки и в двигатель. Интеркулеры ProCharger обычно имеют лучшую в своем классе эффективность 70-80%.

С другой стороны, системы промежуточного охладителя воздух-вода используют сложную компоновку сердечников промежуточного охладителя, шлангов, фитингов, насоса охлаждающей жидкости, электрических соединений и, да, вторичного теплообменника воздух-воздух. В уличных применениях интеркулер воздух-вода фактически представляет собой систему воздух-вода-воздух.

В случае воздух-вода-воздух тепло сначала удаляется из воздуха водой, циркулирующей через промежуточный охладитель. Эта нагретая вода затем прокачивается через радиатор и возвращается в бак.Общая производительность системы «размывается», потому что ее эффективность является убывающей функцией индивидуальной эффективности каждого теплообменника. Например, эффективность промежуточного охладителя 65% и эффективность радиатора 60% дают суммарную эффективность только 49%. «Двухступенчатое» охлаждение по своей природе менее эффективно. Обычно промежуточные охладители воздух-вода-воздух подвергаются тепловому воздействию двигателя, они сложны, трудны в установке и менее надежны, чем промежуточное охлаждение воздух-воздух.

Различия между охладителями воздух-воздух и воздух-вода

Извечные споры о том, что лучше, воздух или вода? Оба они необходимы для нашего биологического выживания как людей, и оба используются в качестве охлаждающей среды для сжатых всасывающих зарядов в автомобильной промышленности. Хотя есть преимущества и недостатки как у воздушного охлаждения, так и у системы охлаждения воздух-вода, то, что является «лучшим», будет сильно варьироваться в зависимости от области применения, и споры будут продолжаться очень и очень долго.

Однако, прежде чем вы сможете вступить в дискуссию, вам действительно нужно понять, как работает каждый тип системы охлаждения заряда. Для этого мы обратимся к Джейсону Фенске из Engineering Explained. В своем последнем видео он рассматривает основы каждого типа системы, а также их плюсы и минусы в рабочем приложении.

Это не было бы видео Джейсона Фенске без доски. Это упрощенный вид двух типов систем. Слева система показывает систему воздух-вода, подключенную к впускному коллектору, как это часто можно увидеть на двигателях с наддувом прямого вытеснения, но теперь они используются производителями на заводских установках с турбонаддувом.Справа — установка с турбонаддувом (или с центробежным наддувом), использующая более традиционный (в производственном применении) промежуточный охладитель воздух-воздух.

Воздух-воздух

Система промежуточного охладителя воздух-воздух относительно проста. Он использует воздушный поток через промежуточный охладитель для отвода тепла от сжатого наддувочного воздуха. Тепло передается от заряда (воздуха) в атмосферу (воздух) — отсюда и название «воздух-воздух». «Воздух поступает через воздухозаборник, через компрессор, затем в переднюю часть автомобиля через теплообменник, а затем во впускной коллектор», — объясняет Фенске систему воздух-воздух.

Воздух-вода

В системе воздух-вода тепло от всасываемого заряда отводится не внешним потоком воздуха (по крайней мере, не напрямую), а скорее жидким хладагентом. «Система воздух-вода немного сложнее. Воздух снова поступает через впускное отверстие и через компрессор », — говорит Фенске. «Затем сжатый воздух поступает во впускной коллектор со встроенным промежуточным охладителем».

Хотя в производственном примере Fenske использует — BMW X3 M40i с двигателем B58, в котором используется установленный на коллекторе промежуточный охладитель воздух-вода, очень похожий на почтенную линейку четырехклапанных модульных двигателей Ford с наддувом, а также на вторичный рынок Kenne Bell. и комплекты нагнетателя Whipple — конструкция и конструкция всех промежуточных охладителей воздух-вода одинаковы во всех отношениях, независимо от места установки охладителя наддува.

В дополнение к собственно охладителю наддувочного воздуха системы воздух-вода имеют вторичную систему охлаждения, очень похожую на стандартную систему охлаждения двигателя, но предназначенную специально для промежуточного охладителя. «У вас есть охлаждающая жидкость, которая проходит через сердцевину промежуточного охладителя и затем перекачивается через систему в радиатор в передней части автомобиля, чтобы отвести тепло», — говорит Фенске.

Установленные спереди промежуточные охладители воздух-воздух, подобные этому от Full Race (с OEM-промежуточным охладителем в задней части), действуют примерно так же, как и радиатор, за исключением того, что вместо охлаждения охлаждающей жидкости двигателя он охлаждает впускной наддув, после того, как он был сжат.Установив интеркулер в передней части автомобиля, вы обеспечите чистую и прохладную подачу воздуха.

Плюсы и минусы

Спрашивать, какой способ охлаждения заряда лучше, все равно что спрашивать, какой сумматор мощности лучше. Ответ прост: «Это зависит от обстоятельств».

«Система воздух-воздух намного проще. Вам не нужно беспокоиться об утечках жидкости; у вас нет дополнительного теплообменника и [связанного с ним] водопровода. Система воздух-воздух также снижает вес », — поясняет Фенске

.

В системе воздух-вода, как только охлаждающая жидкость забрала тепло из наддувочного воздуха, его необходимо отвести из самой охлаждающей жидкости.«Еще одним большим преимуществом системы воздух-воздух является то, что вы полагаетесь на теплообмен только один раз. С воздухом-водой вы полагаетесь на окружающий воздух, чтобы снизить температуру охлаждающей жидкости как можно ниже ».

Fenske указывает, что воздухоохладители имеют недостатки, говоря: «Однако вы должны монтировать воздуховоздушный охладитель там, где есть воздушный поток, и в идеале он должен быть перед двигателем, хотя вы можете установить его. это также на верхней части двигателя. Вы не получите такой большой поток воздуха и потенциально будете подвержены нагреву от двигателя.”

Переходя к системе воздух-вода, Фенске продолжает: «Интеркулеры воздух-вода [в производственных приложениях] уменьшают объем пространства между компрессором и впускными клапанами, потому что охладитель наддувочного воздуха воздух-вода может быть установлен где угодно. под капотом, и его не нужно направлять вперед в воздушный поток. Это сокращает расстояние, которое должен пройти сжатый заряд ».

Теоретически это уменьшение объема и расстояния, пройденного сжатым всасываемым зарядом, не только увеличит отзывчивость двигателя (уменьшит задержку), но также уменьшит возможность дальнейшего поглощения тепла за счет уменьшения количества времени, в течение которого заряд подвергается воздействию тепла под капотом.

Здесь вы можете увидеть образцы промежуточных охладителей воздух-вода на вторичном рынке. Слева находится кулер Vortech Power Cooler, который сокращает путь от выхода компрессора до впускного коллектора, насколько это возможно с промежуточным охладителем, подчеркивает аргумент Фенске. Однако справа вы можете увидеть популярную установку для мощных автомобилей для дрэг-рейсинга, в которой интеркулер воздух-вода расположен на заднем сиденье, требуя, чтобы всасываемый заряд перемещался на довольно большое расстояние, и увеличивал объем. трубопровода между выпускным отверстием компрессора и впускным коллектором.

Гоночные приложения

До этого момента Fenske занималась производственными приложениями. Однако, как только вы попадете в настройки принудительной индукции и соревнований послепродажного обслуживания, это не только станет совершенно новой игрой благодаря особым сводам правил, но и конкретная форма гонок может изменить то, что вы просите от системы.

Например, в дрэг-рейсинге удаленно установленные промежуточные охладители воздух-вода значительно увеличивают объем системы впускного наддува — в противоположность тому, что обсуждается здесь, — и, поскольку продолжительность рабочего окна намного короче, второй теплообменник можно исключить и использовать ледяную воду, чтобы значительно увеличить возможности системы охлаждения наддува.