В этой статье мы поговорим о том, как турбины помогают улучшить производительность двигателя за счет подачи сжатого воздуха в камеру внутренного сгорания, и какую роль в этом играет интеркулер.
Турбонагнетатели используют сжатие воздуха, помогая автомобилям достигать беспрецедентного уровня производительности. Турбины с интеркулерами позволяют ДВС выдавать больше мощности, повышать топливную экономичность, снижать выбросы вредных веществ и давать лучшие впечатления от вождения.
Турбонаддув служит для того, чтобы выхлопные газы приводили в движение турбину, которая соединена посредством вала с колесом компрессора, которое, в свою очередь, всасывает окружающий воздух и сжимает его. Этот сжатый воздух нагнетается во впускной коллектор двигателя, создавая смесь топлива и плотного воздуха, которая повышает эффективность сгорания и повышает производительность двигателя.
Давление сжатого воздуха обычно измеряется в фунтах на квадратный дюйм (psi) или барах. Точное давление, создаваемое турбонаддувом, может сильно варьироваться в зависимости от многих факторов, включая конструкцию двигателя, размер и технические характеристики турбонаддува, а также желаемые рабочие характеристики.
Как правило, двигатели с турбонаддувом могут создавать давление наддува в диапазоне примерно от 8 фунтов на квадратный дюйм (0,55 бар) до 20 фунтов на квадратный дюйм (1,38 бар) или даже выше, если речь идет о споривных модификациях.
Типичное атмосферное давление на уровне моря составляет приблизительно 14,7 фунтов на квадратный дюйм (1 бар), что эквивалентно 1 атмосфере (атм) или 101,3 килопаскалям (кПа). Наддув обеспечивается за счет того, что компрессор создает перепад давления, повышая давление воздуха выше атмосферного уровня.
В зависимости от размера турбонагнетателя, конструкции и частоты вращения двигателя это сжатие может происходить быстрее или медленнее. Некоторые турбины могут вращаться со скоростью, превышающей 300 000 оборотов в минуту (об/мин) (турбины меньшего размера вращаются быстрее, чем турбины большего размера), сжимая воздух почти мгновенно, когда он поступает в корпус компрессора. При смешивании с топливом этот сжатый воздух создает более эффективный процесс горения, повышая мощность и эксплуатационные характеристики автомобиля.
Сжатый воздух
При сжатии воздух выделяет тепло. Точная температура варьируется в зависимости от таких факторов, как давление наддува, обороты двигателя и эффективность турбонаддува, но в некоторых случаях эта температура может быть значительно выше 200 градусов по Цельсию (392 градуса по Фаренгейту). Температура воздуха на этом уровне будет препятствовать процессу горения, и именно здесь на помощь приходят промежуточные охладители.
Промежуточные охладители, расположенные между турбонаддувом и цилиндрами двигателя, охлаждают сжатый воздух, обеспечивая его поступление в двигатель при оптимальной температуре для сгорания. Важно отметить, что этот процесс охлаждения служит для дальнейшего увеличения плотности воздуха, нагнетая в двигатель больше воздуха для оптимизации эффективности сгорания. Это основной принцип, лежащий в основе уменьшения габаритов двигателей, широко применяемый автопроизводителями для повышения производительности и снижения выбросов.
Промежуточные охладители можно рассматривать как одни из ключевых элементов турбосистемы. Они преобразуют потенциальные потери тепловой энергии, уравновешивая температуру, повышая плотность воздуха и повышая мощность и КПД двигателя.
Промежуточные охладители помогают достичь ряда преимущест, например:
Увеличение мощности:
Промежуточные охладители усиливают свойства сжатого воздуха. Благодаря своим охлаждающим свойствам промежуточные охладители оптимизируют воздушно-топливную смесь, чтобы сделать больше молекул кислорода доступными для сгорания. Это приводит к повышению мощности и крутящего момента двигателя.
Предотвращение детонации:
Снижение температуры воздуха на впуске также снижает риск детонации или "стука" в двигателе. Детонация может быть крайне вредной для двигатеоя, и промежуточные охладители помогают обеспечить более плавный и производительный процесс сгорания.
Повышенная топливная экономичность:
Более холодный и плотный воздух позволяет более точно регулировать воздушно-топливную смесь, что может повысить топливную экономичность. Это может привести к уменьшению расхода топлива на км пройденного пути.
Без промежуточных охладителей интенсивное нагревание, возникающее в результате сжатия воздуха, создаваемого турбонаддувом, ухудшило бы работу двигателя, позволяя горячему, менее плотному воздуху поступать в двигатель, снижая содержание кислорода и снижая эффективность сгорания. Промежуточные охладители эффективно охлаждают всасываемый воздух, делая его более плотным и, таким образом, обеспечивая поступление в двигатель оптимальной топливовоздушной смеси. Это приводит к немедленному и ощутимому увеличению мощности и крутящего момента.
Таким образом, промежуточные охладители играют жизненно важную роль в обеспечении роли турбонаддува в поддержании стабильной работы двигателя, снижении риска "детонации", повышении топливной экономичности, снижении выбросов вредных веществ и обеспечении надежности силового агрегата.
