Интеркулер

Интеркулерът е топлообменник, монтиран на двигатели с принудително пълнене, за да охлади заряда въздух, след като е бил сгъстен от турбокомпресор или механичен компресор, но преди да достигне цилиндрите. Той съществува, защото сгъстяването неизбежно нагрява въздуха: натъпкването му в по-малък обем повишава температурата му значително, а този горещ, разширен въздух частично заличава самото предимство, което принудителното пълнене би трябвало да осигури. Интеркулерът връща плътността на заряда и предпазва двигателя от страничните ефекти на високите температури на засмукване.

Физиката е проста. Целта на турбокомпресора или компресора е да натъпче повече въздух във всеки цилиндър, за да изгори повече гориво и да се произведе повече мощност. Плътността на въздуха пада с покачването на температурата, така че много горещият въздух, излизащ от компресора — който може да достигне доста над сто градуса по Целзий — съдържа по-малко молекули кислород на литър, отколкото подсказва само налягането му. Като прекара този въздух през интеркулера, преди да постъпи в двигателя, температурата му рязко спада, той се свива и става по-плътен, и по-голяма маса кислород се подава към всяко изгаряне при същото налягане на пълнене.

Това има значение по две различни причини. Първата е мощността: по-плътният засмукван въздух позволява да се изгори чисто повече гориво, така че добре подбран интеркулер пряко увеличава мощността и подобрява реакцията на газта. Втората, и може би по-важна, е надеждността. По-хладният засмукван въздух понижава пиковите температури на горене, което рязко намалява склонността на горивото да детонира преждевременно — разрушителното самовъзпламеняване, известно като детонация или чукане. Като потиска детонацията, интеркулерът позволява на двигателя да работи с по-агресивен ъгъл на запалване и по-високо налягане на пълнене без повреди и облекчава топлинното натоварване на буталата и клапаните.

Интеркулерите се срещат в две основни конструкции. Типът въздух-въздух е най-разпространен: оребрена алуминиева сърцевина, наподобяваща малък радиатор, се монтира в потока на въздуха в предната част на автомобила и отдава топлината директно на насрещния въздух. Типът въздух-вода, или с течно охлаждане, прекарва заряда през сърцевина, в която циркулира охлаждаща течност, предавайки топлината му на отделен нискотемпературен радиатор. Течните интеркулери са по-компактни, реагират еднакво независимо от скоростта на движение и са предпочитани там, където мястото е ограничено или температурата на заряда трябва да се контролира строго, но за сметка на по-голяма сложност. При двигателите с механичен компресор компактен воден интеркулер често е вграден направо във всмукателния колектор.

От конструкцията следват няколко практически извода. Интеркулерът внася малък пад на налягането и допълнителни тръбопроводи, така че прекалено голям или зле разположен интеркулер може да добави малко закъснение и да намали налягането на пълнене; затова оразмеряването е компромис между охлаждащата способност и отзивчивостта. Ефективността му зависи и от достатъчния въздушен поток, така че предно монтирана сърцевина, запушена от боклуци или лишена от въздух, ще загуби мощност. Днес интеркулерът е практически стандартно оборудване на всеки модерен двигател с турбокомпресор или механичен компресор, докато атмосферният двигател, който засмуква въздух при околно налягане и температура, няма нужда от него.