Что такое интеркулер? Предназначение, как работает, признаки неисправности.

Что такое интеркулер и зачем он нужен?

Во время работы системы турбонаддува поступающий внутрь воздух сжимается под давлением. Вследствие этого меняется плотность воздушной смеси, а ее температура увеличивается практически до 200-т градусов (Цельсия). Способствует изменению температуры не только сжатие, но и нагревание самим турбокомпрессором, который прогревается за счет отработанных газов. Результат резкого повышения температуры – снижение плотности воздуха. Это приводит к понижению давления при наддуве.

Интеркулер используется для понижения температуры воздушной смеси на 50-60 градусов (Цельсия). За счет этого цилиндры смогут накапливать больше воздуха, что спровоцирует увеличение мощности двигателя. Специалисты утверждают, что показатель мощности мотора изменится на 3% за 10 градусов, на которые была снижена температура. Хороший интеркулер способен повысить значение мощности на 20%, но не более. Вместе с этим снижается риск детонации отходящих газов.

Цикл работы интеркулера

Зачем он нужен

Сначала нужно определить, что такое интеркулер и зачем это устройство в автомобиле. Элемент не является необходимым, но определённую пользу приносить может.

Если говорить о том, для чего конкретно нужен интеркулер, то ответом будет охлаждение. Деталь устанавливают на автомобиль таким образом, чтобы он оказался промежуточным компонентом между цилиндрами и системой подачи воздуха.

Важно заметить, что такое устройство как интеркулер можно устанавливать на дизель и бензиновые моторы. Главным условием является наличие турбины. Только на турбированном двигателе интеркулер способен проявить свои сильные качества. Поскольку мы уже сказали, для чего нужен этот элемент, следует внести определённые пояснения.

Единственное, для чего служит автомобильный интеркулер, это охлаждение. Элемент понижает температуру поступающего в цилиндры воздуха, используя принцип повышения плотности. Это позволяет поднять давление в цилиндрах и сделать топливовоздушную смесь более обогащённой.

В среднем при оснащении силового агрегата таким компонентом, удаётся поднять исходную мощность мотора на 10-15%. При высокой изначальной мощности двигателя, такой прирост становится хорошо заметным и ощутимым. Вот зачем машинам нужны интеркулеры.

По своим внешним характеристикам ИК напоминает обычный автомобильный радиатор, конструкция которого состоит из патрубков и специальных пластин. Чтобы устройство могло дополнительно охлаждать поступающий воздух, на трубках приварены пластины, изготовленные из алюминия или меди.

Непосредственно в подкапотном пространстве ИК следует размещать между компрессором автотурбины и впускным коллектором. Обычно элементы монтируют впереди двигателя немного ниже основного радиатора, либо непосредственно над силовой установкой. Есть и такие модели автомобилей, где ИК ставят на крылья.

Разновидности интеркулеров – что заливают в интеркулер?

Воздушный интеркулер

. Устройство, работающее по схеме «воздух-воздух», получило широкое распространение среди автовладельцев за счет простоты конструкции. Для охлаждения воздушной смеси используется система трубок и пластин. Трубки увеличивают путь, который должен пройти воздух, пластины – обеспечивают оптимальную теплоотдачу. Единственным минусом является потеря давления наддува, что происходит по причине смены направления трубок, а значит – возникновения препятствий на пути воздуха.

Виды интеркулеров.

Эффективность воздушного интеркулера проявляется на скорости более чем 30 км/ч. Местом для установки устройства может быть:

Пространство под капотом автомобиля прямо над двигателем (воздухозаборники вырезаются в капоте).
Пространство за передним бампером (воздухозаборники вырезаются в бампере).
Пространство в боковых частях крыльев (воздухозаборники вырезаются в крыльях).

Второй и третий вариант встретить можно чаще, ведь именно они обеспечивают большую интенсивность обдува теплообменника. Примером могут стать модели Subaru Impreza и Mitsubishi Lancer. Кроме того воздушный тип интеркулера пользуется популярностью у владельцев грузовиков и крупногабаритных внедорожников.

Жидкостный интеркулер

. В отличие от воздушного типа, жидкостный аналог считается более эффективным в работе. Он обладает сложной конструкцией, которая включает:

Воздушный радиатор.
Блок управления.
Систему патрубков.
Водяной насос.
Прочее.

Полученная двухконтурная система охлаждения может использовать в качестве жидкости не только воду, но и хладагент (антифриз, тосол или жидкий азот). За счет свойств этих жидкостей происходит быстрая теплоотдача и остывание воздушной смеси.

Недостатками жидкостного интеркулера являются: время необходимое для остывания охлаждающей жидкости и стоимость устройства вместе с дополнительными приборами.

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.

Достоинства и недостатки интеркулера

Как уже говорилось ранее, использование интеркулера позволяет добиться лучших показателей мощности двигателя. Но это еще не все. Улучшенное наполнение цилиндров экономит топливо, расходуя его более эффективно. Работа интеркулера снижает токсичность выхлопных газов, что благотворно сказывается на окружающей среде и наверняка заинтересует всех, кто заботиться о природе.

К недостаткам применения интеркулера стоит отнести:

Необходимость в немалом свободном пространстве под капотом;
Дорогое обслуживание после повреждений интеркулера.

Чаще всего повреждениям подвергается устройство, установленное в носовой части машины. Оно может быть выведено из строя попаданием мелких камней или легким ДТП.

Эффективность применения

Согласно применению, суть работы интеркулера ясна. Остается только вопрос об эффективности прибора. Стоит отметить, что пользователи называют прибор эффективным. К примеру, даже если охладить воздух на 10 градусов, это позволит увеличить производительность системы двигатели на 3 процента. Даже “воздушный” тип этих устройств способен охладить воздух на 50 градусов. Это может помочь увеличить 15% мощности.

Однако лучшим интеркулером является водный. Он способен понизить воздух на 70 процентов, а значит увеличить мощность двигателя на 21%. По этой причине установить такое устройство нужно. Важно заметить, что они нужны для турбированных двигателей, поскольку обычные не предназначены для работы таких устройств. В них так сильно не нагревается цилиндр двигателя.

Какой интеркулер выбрать – оптимальные технические характеристики

Интеркулер «воздух-воздух» стоит выбирать в зависимости от типа двигателя и его характеристик. Основными конструктивными параметрами при проектировании устройства являются:

Общая площадь всех трубок и пластин. Чем выше ее показатель, тем эффективнее будет справляться со своей задачей интеркулер. Для каждого двигателя существует оптимальное значение площади. Оно гарантирует отличный КПД. Более крупные теплообменники могут дать прибавку к КПД, но она окажется незначительной.
Внутреннее сечение. Оптимальное значение позволяет избежать потерь давления воздуха в интеркулере.
Толщина стенок теплообменника. Не стоит думать, что толстые стенки лучше. Для эффективной работы устройства подойдут средние значения толщины.
Значение фронтальной площади. От этого параметра зависит количество воздуха, которое пройдет через устройство. Чем больше воздушной смеси пройдет по патрубкам, тем выше охлаждающая способность интеркулера.
Форма труб интеркулера. Для того чтоб избежать потери потока, следует следить, чтобы в переходных частях были сегменты конической формы, а на изгибах трубок всегда оставались максимальные радиусы.
Герметичность соединительных патрубков. Отсутствие герметичности приведет к потере давления при наддуве. Материал, из которого изготовлены патрубки, должен обладать высокой устойчивостью к воздействию бензина, машинного масла или высоких значений температуры. Качественный материал убережет патрубки от повреждений и нарушения герметичности.
Направление потока в теплообменнике. Должно создавать все условия для того, чтобы значение проходного сечения было максимальным.

Изучив конструктивные параметры, каждый автовладелец сможет понять, что же влияет на работу и сам выбрать нужный ему интеркулер из всего представленного ассортимента.

Соблюдение технических требований позволяет создать идеальный вариант устройства для определенного типа машины.

Интеркулер: что это такое в автомобиле

Многие автовладельцы, имеющие дело с системой турбонаддува, отмечают для себя обязательное наличие теплообменника. В рабочем состоянии двигателя все элементы подвергаются термическому износу, что приводит к весьма негативным последствиям. Для решения поставленной задачи мастера рекомендуют использовать интеркулер. На сегодняшний день оптимального решения не существует. Что такое интеркулер и для чего он нужен в автомобиле — речь пойдет в данной статье. Но обо всем по порядку.

Прежде чем говорить о назначении, необходимо дать качественное определение. Интеркулер — теплообменная система, расположенная между впускным коллектором и турбокомпрессором, который регулирует рабочий уровень термических обменных процессов. Проще говоря, система охлаждения поступающих газов (воздуха). Визуально представляет собой прочный каркас, в которой закреплена система из патрубков и сот (конструкция похожа по внешнему виду с радиатором ДВС). Все детали изготавливают преимущественно из меди и алюминия. Устанавливают интеркулер чаще всего в места потока воздуха. Например, за передним бампером, над двигателем или за боковыми крыльями. Стоит понимать, что перед установкой на соответствующей части вырезаются воздухозаборники, поскольку внутренней циркуляции воздуха не хватит для одного полного цикла охлаждения.

Особенности эксплуатации интеркулера

Современные интеркулеры не требуют особого ухода. Периодический осмотр устройства и знание основных признаков выхода из строя его частей позволяет своевременно обнаружить проблему и устранить ее без серьезных последствий.

Чаще всего происходит разрыв патрубка или теплообменника. Причиной этого является высокое давление. Определить проблему можно по резкому снижению мощности двигателя и увеличению количества топлива, потребляемого автомобилем.

Избежать снижения эффективности работы промежуточного охладителя можно периодически промывая его. Избавившись от мелкого мусора можно не бояться забитых сот, которые негативно сказываются на свойствах интеркулера.

Обратите внимание на то, что при промывке ни в коем случае нельзя прибегать к использованию аппаратов высокого давления. Сильная струя воды, направленная на соты может погнуть их стенки и нарушить работу.

Что такое интеркулер в автомобиле

Дата публикации: 24 сентября 2021 . Категория: Автотехника.

Как известно, турбиновые двигатели обладают большими мощностями, но и нагреваются они до практически критических температур (иногда это значение составляет 240 градусов). Для того, чтобы бензиновый или дизельный мотор такого типа правильно функционировал, требуется охлаждение. Оно выполняется при помощи интеркулера, который часто путают с обычным радиатором. Он действительно выполняет схожие функции, но обладает массой особенностей.

В то время, когда одни автовладельцы устанавливают дополнительные системы охлаждения, другие предпочитают избавляться от таких элементов. Теоретически «удаление» интеркулера не приведет к тому, что мотор не будет работать, а машина станет легче почти на 10 кг. Однако, такая жертва чревата падением мощности двигателя и быстрым износом силового агрегата, который будет работать «в пекле» без должного охлаждения.

Чтобы решить, нужен интеркулер или нет, стоит подробнее рассмотреть принцип его работы и разновидности устройства.

Как увеличить эффективность интеркулера?

Орошение интеркулера водой

Обладатели спортивных автомобилей прибегают к орошению теплообменника водой. Такая мера позволяет увеличить эффективность работы воздушного интеркулера. Примером, модели автомобиля, где штатно используется специальный опрыскиватель, является – Subaru Impreza WRX STI и все ее модификации. Для того чтобы обеспечить дополнительное устройство необходимым количеством воды в багажник устанавливается 12-и литровый бачок. Дополнительный электромотор позволяет быстро передать воду в опрыскиватель после нажатия кнопки на приборной панели.

Модели жидкостного типа не нуждаются в модификациях. Единственное, что можно сделать для улучшения работы интеркулера – это выбрать охлаждающую жидкость, которая будет эффективнее справляться с задачей и быстрее остывать.

Конструкция

По сути, интеркулер — это радиатор охлаждения, который работает с воздухом, однако в его конструкции есть противоречия не решённые до сих пор. Воздух выходит из турбины нагретым от сжатия и тепла выпуска, после этого он заполняет радиатор интеркулера и по факту заполнения, под нужным давлением, он проходит дальше. Это самое время прохождения негативно сказывается на турболаге, времени реакции турбины на педаль газа, и чем больше сам «кулёк», тем дольше турболаг. Однако и уменьшать объём — не рационально.

Кроме того, трубки, по которым проходит воздух, должны иметь оптимальную форму и площадь сечения, чтобы соблюсти баланс между эффективным охлаждением (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.

Но и подобная конструкция сама по себе требует небольшого тюнинга. Некоторые производители устанавливали систему орошения интеркулера (к примеру, Impreza WRX STI от Subaru на всех мировых рынках имели кнопку для подачи водички на соты «кулька» и дополнительный бак на 12 литров воды).

Работает этот самый кулер как обычный радиатор. От турбины сжатый (и горячий) воздух поступает в радиатор интеркулера, где охлаждается встречным воздушным потоком. Инженеры подсчитали, что охлаждение поступающего в мотор воздуха на 10 градусов дает прирост мощности в 3%. Хороший интеркулер понижает температуру на 50-60 градусов, а это уже добавляет мотору до 20% мощности. Особенности конструкции определяют эффективность охлаждения: толщина и форма воздушных каналов, количество изгибов (чем больше поворотов делает воздух, тем лучше он охлаждается и тем выше потеря 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). Сами трубки, вернее их форма, играет значительную роль в прохождении воздушных потоков, ведь закруглённые трубки уменьшают сопротивление потоку и улучшают обдув.

Кроме этого, на работу влияет ещё и распределение воздушных потоков внутри самого радиатора. В идеале, воздух равномерно расходится по всем патрубкам, а на выходе собирается в выходной патрубок.

Стоимость интеркулеров различного типа

Модельный ряд интеркулеров достаточно большой. Для отечественных автомобилей (к примеру, ВАЗов) можно выбрать недорогие варианты фронтального интеркулера. Стоимость устройства воздушного типа окажется в пределах от 3500 до 5400 рублей. Точное значение цены может зависеть от размеров теплообменника, диаметра входного патрубка, качества материала и конструкции, а также от производителя. Средний жидкостный интеркулер выйдет в пределах 5000-7000 рублей.

Владельцам иномарок придется изрядно потратиться, чтобы купить хороший интеркулер. Его цена намного выше, чем для отечественных автомобилей. Точное значение привести трудно, ведь для каждой модели подойдет определенный вид устройства. Но для примера скажем, что установка интеркулера на Audi A3 выйдет около 50 000 рублей.

Но и это не предел цены. Самыми дорогими считаются модели интеркулера для спортивных автомобилей. К примеру, HKS Intercooler предназначенный для автомобиля Subaru Impreza GRB выйдет около 120 тыс. рублей, для модели машины Toyota Supra – 118 тыс. рублей, а для такого известного болида, как Nissan GT-R R35 – от 250 тыс. рублей и более.

Стоит отметить, что среди всех видов встречаются и универсальные интеркулеры. Они могут подойти к нескольким моделям автомобилей в независимости от особенностей двигателя. Цена таких устройств превышает 4-е тыс. рублей.

Что такое интеркулер

В турбиновых двигателях воздух подвергается довольно сильному сжатию, однако если его плотность уменьшается (в процессе нагрева), то за единицу времени на мотор поступает значительно меньше воздушных масс. Это не позволяет развивать большие мощности. Поэтому нужно, чтобы воздух был более плотным, а соответственно холодным. За это и отвечает интеркулер. В этом его главное отличие от стандартного радиатора охлаждения. Интеркулер влияет не на температуру жидкости, а воздуха. Кроме этого, он оснащен большим количеством патрубков жил и пластин. При этом патрубки должны быть как можно длиннее и не изгибаться (в противном случае будет, наоборот, происходить нагнетание воздуха). К этим элементам дополнительно могут быть приварены внешние пластины из алюминия или меди (эти металлы обладают самой большой теплоотдачей).

Изделие устанавливают в передней части авто, позади бампера или радиаторной решетки (между впускным коллектором и турбонагнетателем). Это позволяет агрегату захватывать первый, прохладный воздух, идущий в машину. В процессе работы устройство охлаждает попадающие в него воздушные массы почти на 70%.

Полезно! Интеркулер можно установить и на нетурбированном моторе, но в этом нет никакой необходимости, так как такие силовые агрегаты используют не сжатый, а обычный воздух.

Теплообменник этого типа не просто понижает рабочую температуру и предупреждает преждевременный износ двигателя, но и позволяет улучшить эксплуатационные характеристики авто.

Почему интеркулер в масле?

Интеркулер в масле

Масло в интеркулере – первый признак опасной проблемы. Определить насколько она серьезна можно лишь при визуальном осмотре деталей. Способствует этому и знание основных причин попадания масла в интеркулер:

Неисправность маслопровода
, расположенного между картером двигателя и турбиной. Сливной патрубок не должен быть пережатым или поврежденным. Результатом повреждений маслопровода может быть высокой давление в системе, которое приведет к появлению микротрещин в промежуточном радиаторе охлаждения. Устранить их можно только посредством сварки.
Деформация материала маслопровода
. Устранить деформацию позволит выравнивание положения трубы или замена уплотнителей. При чрезмерном количестве масла поможет лишь замена детали в сборе.
Выход из строя воздухоотвода
в результате механических повреждений (образования отверстий). Для устранения проблемы необходима замена детали.
Неисправность масляного фильтра
. Решит проблему замена фильтра и прочистка воздухоотвода.
Нарушение вентиляции картера
. Проблема возникает после превышения уровня масла в картере мотора. Решить ее вряд ли получиться локальным ремонтом или частичной заменой деталей. Скорее всего, придется делать капитальный ремонт мотора с заменой многих деталей (колец, поршней, уплотнителей, сливной трубы и т.д.).

Небольшое количества масла в интеркулере турбированного мотора вполне нормальное явление, но если его там много, то уже стоит беспокоится на счет работоспособности турбины.

При резком спаде мощности, кроме турбины, обязательно проверяют и интеркуллер, поскольку даже малейшая утечка воздуха под давлением способствует значительному ее снижению.

Интеркулер с жидкостным охлаждением

Принципиальное отличие водяного охладителя заключается в среде, которая снижает температуру воздуха, поступающего в турбокомпрессор. Этой средой может быть не только вода, но и такие вещества, как тосол, а в уникальных случаях — лед и даже жидкий азот.

Компактность конструкции интеркулера водяного типа позволяет применять его в тех марках машин, где не хватает места для внутренней установки воздушного теплообменника. В этом его первое преимущество. Следующее преимущество в том, что он намного эффективнее, так как жидкость интенсивнее поглощает тепло, чем воздух.

Вместе с этим здесь кроется и первый недостаток такой системы. Нагревшись, воде самой необходимо остыть, а для этого нужно время. Чтобы его сократить, требуется усложнять систему, встраивая в нее водяной насос, источник дополнительного питания, управляющий модуль, воздушный радиатор, патрубки и т.д. Такое большее количество технических добавок утяжеляет конструкцию, превращая ее, по сути, в систему двухконтурного охлаждения, которую не везде можно применить. В этом ее второй минус.

Поэтому, выбирая подходящий вариант, руководствоваться стоит следующими рассуждениями. Если вам позволяют технические возможности вашего авто, то лучше ставить дешевый и простой воздушный охладитель. В другом случае придется раскошелиться на более дорогой водяной интеркулер.

Преимущества и недостатки использования интеркулера

Если температура воздуха в моторе с турбиной снижается даже на 3%, то его производительность поднимается на 2,5%. Однако, это не означает, что если остудить воздушные массы на 70%, то и эффективность работы мотора вырастет прямо пропорционально. Многое зависит как от самого интеркулера (точнее от габаритов его пластин), так и от мощности «движка».

Полезно! Практика показывает, что если увеличить площадь пластин на 15%, то КПД двигателя возрастет на столько же, но, при установке элементов на 50% больше, показатели силового агрегата вырастут не на такое же процентное соотношение.

В среднем можно «разогнать» мотор на 20% больше (это более приземленные и реальные цифры). Чтобы добиться более высоких результатов придется устанавливать распылители воды (а такое устройство стоит не дешево).

Поэтому иногда преимущества интеркулеров слишком преувеличивают. Но, на деле, они действительно увеличивают мощность ТС и понижают температуру в турбокомпрессоре.

Есть у этого агрегата и минусы. Например,:

Интеркулер приводит к понижению давления в двигателе. Это объясняется тем, что воздушные массы вынуждены «путешествовать» по длинным патрубкам, из-за чего воздух теряет часть своей энергии.
Система такого теплообменника будет весить не менее 25 кг. Чем крупнее пластины, тем тяжелее вся установка. А в ней еще должны быть патрубки и другие детали.
Устройства часто начинают подтекать. Области стыков патрубков считаются слабым местом таких систем.

Также многое зависит от типа устройства. Например, водные интеркулеры не могут полноценно работать без специальной охлаждающей жидкости. Ее замена и сервисное обслуживание такого узла будут требовать дополнительных расходов. Поэтому перед установкой теплообменника этого типа, стоит подумать, какой вариант подойдет для авто больше.