Chłodnica międzystopniowa jest urządzeniem służącym do chłodzenia sprężonego powietrza zasysanego, powszechnie spotykanym obok silników spalinowych z wymuszoną indukcją (turbodoładowanych lub doładowanych). Zarówno turbosprężarka, jak i turbosprężarka wykorzystują sprężone powietrze do zwiększenia mocy silnika, ale sprężone powietrze podnosi również jego temperaturę. W tym celu stosuje się chłodnicę międzystopniową, która chłodzi sprężone powietrze i zwiększa jego gęstość, zanim trafi ono do samego silnika. Chłodnica międzystopniowa jest niezbędnym elementem każdego układu wymuszonego indukcji, ale nie każda z nich jest tworzona na równych prawach. Aby pomóc Ci znaleźć odpowiedni intercooler do Twojego samochodu, oto jak działają intercoolery, najczęściej spotykane typy oraz kilka wskazówek i trików po drodze.
Jak działa intercooler?
Intercooler działa na zasadzie wymiany ciepła. Turbosprężarka lub turbosprężarka kompresuje powietrze, co zwiększa jego temperaturę. Sprężone gorące powietrze trafia następnie do intercoolera, gdzie wysoce przewodzące ciepło rury dostępowe pochłaniają jego ciepło i ochładzają je. Poprzez chłodzenie powietrza, intercooler dostarcza do silnika więcej powietrza bogatego w tlen, co z kolei zwiększa sprawność objętościową silnika. To z kolei pozwala silnikowi na bardziej wydajne i skuteczne spalanie paliwa, co zwiększa jego wydajność w tym procesie.
Czym jest Intercooler dla Turbo?
Bez względu na to, czy mówimy o turbosprężarce, czy o systemach turbosprężarek, intercooler ma to samo przeznaczenie. Jednak intercoolery w systemie opartym na turbosprężarce są obecnie bardziej powszechną opcją. Przecież turbosprężarki są znacznie bardziej rozpowszechnione niż dmuchawy. Szczeliny intercoolera pomiędzy turbosprężarką a kolektorem dolotowym silnika i chłodzą sprężone powietrze wydobywające się z turbosprężarki, zanim trafi ono do komory spalania silnika.
Chłodnica międzystopniowa vs. Chłodnica
Chociaż zarówno intercooler, jak i chłodnica służą wyłącznie do chłodzenia czegoś i działają na tej samej zasadzie, są to zazwyczaj dwie zupełnie niepowiązane ze sobą części, wykonujące różne zadania. Jak wspomniano powyżej, intercooler chłodzi wyłącznie sprężone powietrze zasysane z turbosprężarki lub turbosprężarki. Chłodnica natomiast służy do chłodzenia płynu chłodzącego krążącego w bloku silnika.
Innymi słowy, chłodnica ma pomóc utrzymać cały system w optymalnym zakresie temperatur, regulując cyrkulujący czynnik chłodniczy. Natomiast chłodnica międzystopniowa schładza tylko sprężone powietrze, zanim trafi ono do komory spalania. Upraszczając to jeszcze bardziej, wszystkie samochody są wyposażone we własną chłodnicę, ale tylko te z silnikami indukcyjnymi mają również intercoolery.
Różne rodzaje intercoolerów
Klasyfikacja według typu czynnika chłodniczego
Intercooler powietrze-powietrze jest najbardziej popularnym typem intercoolera. Polega on na przepływie powietrza przez jego rdzeń w celu obniżenia temperatury powietrza wlotowego. Ciepłe powietrze nawiewane wewnątrz intercoolera wymienia ciepło z zimnym, czystym powietrzem pochodzącym z zewnątrz. Intercoolery powietrze-powietrze stawiają przede wszystkim na prędkość pojazdu. Przegrzanie może stać się problemem przy niewystarczającym przepływie powietrza (praca na biegu jałowym przez dłuższy okres czasu). Jako że dwie opcje są prostsze, intercoolery powietrze-powietrze są bardziej przystępne cenowo i mniej wymagają konserwacji niż ich chłodzone cieczą odpowiedniki. Chłodnica międzystopniowa chłodzona cieczą wykorzystuje chłodziwo silnika do odprowadzania ciepła ze znajdującego się w nim sprężonego powietrza. Powietrze i płyn chłodzący znajdują się w oddzielnych kanałach i nie mają bezpośredniego kontaktu, ale intercoolery ciecz-powietrze są niezależnie od tego bardzo wydajne. W porównaniu z chłodnicami międzystopniowymi powietrze-powietrze są one bardziej wydajne i złożone, dlatego też w zastosowaniach o dużej mocy, które w naturalny sposób wytwarzają więcej ciepła, stosuje się zazwyczaj urządzenia ciecz-powietrze.
Klasyfikacja według lokalizacji intercoolera:
Chłodnica międzystopniowa Front-Mount (FMIC), która wymienia ciepło bezpośrednio z atmosferą, znajduje się zazwyczaj w pobliżu przedniego zderzaka, przed chłodnicą samochodu. Najważniejszą zaletą tego umiejscowienia jest fakt, że zazwyczaj wytwarza ono najniższe temperatury powietrza wlotowego. Dzieje się to jednak kosztem większych opóźnień w zasilaniu turbosprężarką, ponieważ sprężone powietrze pokonuje dłuższą drogę między turbosprężarką a silnikiem. Typowe samochody z systemem FMIC to Nissan Skyline, Mitsubishi Lancer Evolution, Dodge SRT-4 i Chevy Cobalt SS. Top-Mount Intercooler (TMIC) jest naturalnie umieszczony na szczycie silnika. Najgorętsze" z tych trzech konfiguracji zazwyczaj czerpią powietrze z gałki maski silnika. Zazwyczaj wytwarza on najwyższą temperaturę powietrza wlotowego, ponieważ znajduje się bezpośrednio na silniku, ale ma też mniejsze opóźnienie. Godnymi uwagi przykładami układów TMIC są Subaru WRX STI, MazdaSpeed3 i 6 oraz Toyota Celica GT-Four. Intercooler Side-Mount (SMIC) jest zazwyczaj montowany w przednim narożniku zderzaka lub przed jednym z kół. Jest on uważany za kompromis pomiędzy FMIC i TMIC. Ten zestaw jest obecnie rzadkością, choć kiedyś był używany w wielu zastosowaniach, takich jak Toyota Supra, Nissan Silvia, Mitsubishi Eclipse i Audi TT.
Klasyfikacja według głównej konstrukcji
Chłodnice międzystopniowe Tube-and-Fin są bardziej popularne w zastosowaniach magazynowych, ponieważ są tańsze w produkcji. Zazwyczaj składają się one z wytłaczanych rur z wciśniętymi żeberkami. Oprócz tego, że są bardziej przystępne cenowo, są także lżejsze od innych typów. Jednak intercoolery typu "tuba i żebro" nie są tak wytrzymałe, jak ich sztabkowe i płytowe odpowiedniki, co sprawia, że są podatne na uszkodzenia - zwłaszcza jeśli są montowane z przodu. Chłodnice międzystopniowe prętowe i płytowe są często dostępne na rynku wtórnym, ponieważ są bardziej odporne na uszkodzenia, mają większą tolerancję na ciśnienie i lepsze przekazywanie ciepła. Są one jednak cięższe i droższe niż ich rurowo-finansowe odpowiedniki typu rdzeniowego. Kolejną zaletą intercoolerów bar-and-plate jest ich zdolność do wchłaniania większej ilości ciepła podczas postoju, a następnie rozpraszania go, gdy pojazd jest w ruchu. Jest to niezwykle użyteczne w konsekwentnych sytuacjach typu stop and go.
Złe symptomy intercoolera
Jak każda część samochodu, również intercoolery mogą stać się wadliwe. Bez względu na to, czy zostały uszkodzone przez przedmioty wyrzucone z drogi, czy zatkane olejem lub brudem, intercoolery będą wykazywały w końcu spadek wydajności chłodzenia.
Typowymi oznakami wadliwego intercoolera są:
Zauważalna redukcja mocy silnika Zwiększone zużycie paliwa Powietrze wchodzące do komory spalania jest zbyt gorące Czarny dym z układu wydechowego, itp.
Czy można jeździć ze złym intercoolerem?
Z technicznego punktu widzenia, pojazd może nadal pracować nawet z uszkodzonym intercoollerem, ale jak można sobie wyobrazić, nie jest to wskazane. W najlepszym przypadku, silnik po prostu straci swoje zalety w zakresie turbodoładowania. W konsekwencji jego moc znacznie się zmniejszy. Może się to zdarzyć, jeśli intercooler nie chłodzi prawidłowo powietrza doładowanego. Jeśli intercooler się zatka, a sprężone powietrze nie dotrze do komory spalania silnika, to silnik będzie pozbawiony tlenu i nie będzie mógł w ogóle spalać paliwa. Objawy nieszczelności intercoolera będą natomiast nieco inne, ponieważ może się okazać, że nie ma żadnego turbodoładowania, w zależności od wielkości wycieku.
W każdym razie jazda ze złym intercoolerem może potencjalnie prowadzić do poważniejszych uszkodzeń silnika. Przedwczesne detonacje w komorze spalania nie doprowadzą do niczego dobrego. Nadmiar paliwa zostanie wyrzucony przez układ wydechowy i tam spalony (stąd czarny dym), uszkadzając katalizator. Jednocześnie temperatura przejdzie przez dach, potencjalnie prowadząc do krytycznej awarii.
Jak wymienić zły intercooler?
Najłatwiejsza naprawa intercoolera związana jest z wyciekami. W takim przypadku sztuczka polega zazwyczaj na użyciu prostego epoksydu lub nieco poważniejszych łat spawalniczych. Nie powinno to jednak być trwałe rozwiązanie. Przed przystąpieniem do naprawy zaleca się również przepłukanie intercoolera olejem, węglem i osadami sadzy wodą.
Dopasowanie intercoolera może również zadziałać, ale w końcu się nie uda i może spowodować bardzo poważny problem. Zaleca się wymianę rdzenia lub całego urządzenia. Zwłaszcza, że intercoolery powietrze-powietrze zwykle zaczynają się od około 100 dolarów lub mniej w przypadku najbardziej przystępnych cenowo urządzeń, co sprawia, że ich wymiana jest stosunkowo tania.
Koszt wymiany intercoolera
Jak wspomniano powyżej, najbardziej podstawowe intercoolery zazwyczaj zaczynają się od nieco poniżej 100 dolarów. Bardziej złożone urządzenia mogą jednak mieć wielokrotnie wyższe ceny - zwłaszcza jeśli chodzi o markowe urządzenia z rynku wtórnego. Dlatego też wymiana starego intercoolera na nowy może być kosztowna. Czyszczenie i naprawa uszkodzonego intercoolera jest oczywiście bardziej przystępne cenowo, ale może nie być warte inwestycji - zwłaszcza jeśli jest to tani produkt, który planujesz wymienić na inny, podobny produkt.
Ostatnie słowa
Chłodnice międzystopniowe nie są integralną częścią układu chłodzenia silnika jak chłodnice, co oznacza, że ryzyko pracy uszkodzonego urządzenia nie jest tak duże jak w przypadku uszkodzonej chłodnicy, która może potencjalnie usmażyć silnik w ciągu kilku minut. Jednakże, ponieważ chłodzą one sprężone powietrze wlotowe wychodzące z turbosprężarki lub doładowania, nadal odgrywają istotną rolę. Bez intercoolera powietrze wlotowe nie byłoby wystarczająco gęste (bogate w tlen), co przełożyłoby się na niską wydajność, ponieważ powietrze takie nie jest w stanie spalić tyle paliwa, co zimne. Nie wspominając o potencjalnych przedwczesnych wybuchach w komorze spalania, które mogłyby spowodować ewentualne uszkodzenia silnika. Chłodnica międzystopniowa odgrywa więc ważną rolę w pomaganiu aplikacjom indukcyjnym pracującym z wymuszoną wydajnością i maksymalizowaniu zysków z turbosprężarki/supładziarki.