Зачем нужен интеркулер в автомобиле

Когда в нашу жизнь ворвались турбированные двигатели, они оказались глотком свежего воздуха для любителей быстрой езды. Даже мотор маленького объёма оказался способен выдавать астрономическое для атмосферника количество лошадиных сил. Многие автолюбители, насмотревшись на показатели мощности новой технологии, принялись оснащать турбонаддувом свои двигатели, которые изначально не были рассчитаны на такой режим работы.

Разумеется, доморощенные инженеры натолкнулись на множество подводных камней. Это было неизбежно и легко прогнозируемо для технологии, которая пока ещё не обкатана даже на серийных образцах. Конечно, с тех пор утекло немало воды, турбированным двигателем уже никого не удивишь. В последние несколько лет всё громче звучат обещания производителей начать оснащать такими моторами даже бюджетные автомобили. Но тогда всё это было в диковинку. Одной из проблем, с которой столкнулись любители турбонаддува, было охлаждение. Только не двигателя, а воздуха.

Суть проблемы

Из школьного курса физики вы помните, что при нагревании плотность воздуха падает. Соль в том, что компрессор должен подавать в двигатель сжатый воздух, то есть воздух высокой плотности. А так как сам компрессор нагревается, да и воздух при повышении давления тоже не становится холоднее, то в итоге в камеру сгорания подаётся горячий воздух. Из-за этого падает давление турбонаддува, а значит, и его эффективность. Решать эту проблему призвана система охлаждения, которая, пропуская через себя всасываемый компрессором воздух, снижает его температуру до расчётных 50 градусов. Это, для чего и нужен интеркулер, можно сделать несколькими путями: воздушное охлаждение, водяное, различная компоновка деталей и расположение их под капотом. Суть от этого не меняется, интеркулер работает, как охладитель. Собственно, иногда его именно так и называют.

Конечно, не бывает абсолютно верных решений. У конкретно этого тоже есть оборотная сторона: при охлаждении создаётся препятствие для непрерывной подачи воздуха, что влияет на эффективность работы, понижая давление. Но в то же время охлаждённый воздух в итоге даёт больший прирост мощности. Баланс потерь и выгод остаётся на откуп инженерам-проектировщикам системы турбонаддува. Собственно, теоретически такую систему можно сделать своими руками, однако мы не рекомендуем делать это неопытным водителям, так как малейшая неточность в расчётах приведёт к дополнительным нагрузкам на двигатель, что сильно ускорит его износ и уменьшит ресурс работы.

Если подробнее рассматривать вопрос воздушного охлаждения, то такой интеркулер универсален. Его можно использовать практически на любом турбированном двигателе, так как он не требует особых разъёмов или входов для подключения. Его располагают, как правило, под капотом автомобиля, хотя возможны и варианты. Главное, чтобы он был расположен между компрессором и впускным коллектором, чтобы воздух проходил через него и охлаждался перед попаданием в камеру сгорания. Если вам доводилось видеть машины, особенно старые мускул-кары, с прорезями в крышке капота, то это явный признак, что такой интеркулер в автомобиле и установлен.

Воздушный интеркулер представляет из себя радиатор. Обычно он алюминиевый или медный, в связи с теплопроводными свойствами этих металлов. Комплект продольно расположенных металлических трубок с пластинками между ними, по которым из компрессора через герметичный патрубок поступает нагнетаемый воздух, задерживает движение воздуха. Но во время прохождения через эту систему воздух при контакте с трубками отдаёт часть тепловой энергии, приобретённой в процессе работы компрессора, и через патрубок поступает во впускной коллектор. Таков, в общем, принцип работы интеркулера. Интеркулер на дизель конструктивно не отличается от интеркулера для бензинового двигателя. Отличны только создаваемые и обрабатываемые им температуры, ведь температура воспламенения дизельного топлива выше, чем бензинового. Если же говорить о фронтальном интеркулере, который устанавливается обычно в передний бампер, то для него специально вырезаются воздухозаборники с непрямой геометрией профиля, чтобы объём поступающего воздуха был выше. Патрубок от него отходит к компрессору вглубь подкапотного пространства, а выходной — обычно с другой стороны — подводится к двигателю. Конструктивно они идентичны, но в такой схеме воздух проходит большее расстояние. Таким образом, он охлаждается сильнее, но и падение мощности больше из-за лага в подаче воздуха в камеру сгорания.

Эволюция подхода

Новым словом в технологии в своё время обещало стать водяное охлаждение. Принцип работы такого интеркулера такой же, как у воздушного собрата, но нюансы работы уже различаются. Вода лучше отводит тепло, поэтому вдобавок к воздушному радиатору прилагаются заполненные жидкостью трубки, протекая мимо которых воздух отдаёт тепло. Помимо радиаторов, такой интеркулер требует установки водяного насоса, патрубков и управляющего блока. С одной стороны, это усложняет конструкцию, с другой — делает её более эффективной. Но при этом, когда вода нагревается, ей нужно больше времени, чтобы остыть. Поэтому срок повторной активации интеркулера после остановки возрастает. Пока что эта проблема не решена, однако автопроизводители, в частности Volkswagen, на двигателях которого используется эта технология, работают над этим. На самом деле, водяное охлаждение пока что используется только на таких двигателях TSI, подавляющее большинство других производителей всё же отдают предпочтение традиционному воздушному варианту. Впрочем, учитывая эффективность охлаждения жидкостями, стоит ждать дальнейшего развития технологии. Ведь показатели позволяют делать эту систему более компактной, даже несмотря на большее количество составных частей.

Цена и ценность

Точно так же, как в своё время встретили саму технологию турбонаддува, встретили и интеркулер: с любопытством, на настороженно. Впрочем, быстро оценив все достоинства его работы, водители сделали его практически необходимой деталью машины с турбированным двигателем. Интеркулер даёт то, что так необходимо процессу сгорания обогащённого воздухом топлива — правильный температурный режим, — и это сильно повышает эффективность работы и снижает износ материалов двигателя.