Šta je intercooler i koja mu je funkcija?

Sadržaj

Hlađenje usisanog vazduha povećava snagu 10 do 20 posto

Verovatno ste imali priliku uočiti razliku u radu motora, odnosno odzivu na gas, između vožnje u svežoj noći i vrućem letnjem danu. Po noći motor bolje radi, ima više snage i bolji odziv na gas. Zašto? Zbog niže temperature vazduha kojeg motora usisava. No zašto niža temperatura pogoduje radu motora? Hladniji je vazduh gušći te se u istom ciklusu može usisati veća masa i u njemu može izgoreti više goriva.

Time se povećava snaga. Sva nastojanja za povećanjem snage motora svode se na jedno, povećati količinu izgorelog goriva u cilindrima. Na prvi pogled to i ne zvuči osobito teško, ali povećanjem količine goriva raste i potreba za vazduhom. Da bi izgorio jedan gram goriva potrebno je blizu 15 grama vazduha, pa povećanjem količine goriva proporcionalno raste potreba za vazduhom, što nije lako osigurati.

Koriste se razni ‘trikovi’, povećanje broja usisnih ventila, smanjenje otpora strujanja…, a najvažniji je prednabijanje, odnosno sabijen vazduh koji se šalje u cilindre. Prednabijanjem se povećava pritisak vazduha, čime se u istoj zapremini nalazi veća masa. Upravo je masa vazduha bitna u procesu sagorevanja. Problem je što se povećanjem pritiska povećava i temperatura vazduha, koji se time širi i smanjuje gustoću, što je suprotno od onoga što želimo postići.

Vazduh se u kompresoru (turbo ili mehaničkom) sabijanjem na 2 bara zagreva na 150°C. Zbog toga je, za povećanje mase vazduha koji se ubacuje u cilindre, nužno smanjiti temperaturu. Hladnjak (intercooler) se nalazi između kompresora i motora te sabijeni usisni vazduh na putu prema motoru prolazi kroz njega i hladi se. U osnovi je reč o izmjenjivaču topline kakav se, na primer, nalazi u kućnom hladnjaku.

Dve su osnovne verzije, ‘vazduh-vazduh’ i ‘vazduh-voda’. Verzija vazduh-vazduh je jednostavnije i češća, sabijeni vazduh struji kroz izmenjivač (saćasti sistem cevi) oko kojih struji okolni vazduhi hladi ga. Kod nekih (većinom sportskih) verzija po izmenjivaču se šprica voda, čime se povećava intenzitet hlađenja. Verzija ‘vazduh-voda’ za hlađenje sabijenog vazduha koristi vodu u zatvorenom sistemu, koja se takođe hladi vazduhom.

To je složenije i skuplje. Sabijeni usisni vazduh hladi se oko 50°C. Kod visokoopterećenih motora s dva intercoolera sniženje temperature može iznositi i 100°C. Premda se hlađenjem sbijenog vazduha smanjuje pritisak za oko 0,1 bar, učinak na povećanje snage je vrlo pozitivan. Intercooleri se više koriste kod turbodizelskih motora, zbog većih zahteva za vazduhom i, obvezno, u trkačkim turbobenzincima.

Rešenje dvoboja: Intercooler ili aftercooler? Premda se uređaj za hlađenje sabijenog vazduha uobičajeno naziva ‘intercooler’ to nije uvek tačno. Intercooler je uređaj koji služi hlađenju vazduha između dva stepena prednabijanja. dok većina današnjih uređaja hladi vazduh nakon sabijanja, pa je tačnije ‘aftercooler’. Stoga je hladnjak sabijenog vazduha najprimereniji naziv, bez obzira gde se nalazi.

Evo formule iz 80-ih: Volkswagen Golf 1.6 D, ‘dvojka’ iz 80-ih imao je 54 KS, 1.6 TD s turbopunjačem, imao je 70 KS, a s intercoolerom 80 KS (ugrađivao se i u Passat. A sada podaci za trkaček motore s turbokompresorom. Motor je pri 10.000/min i pritiskom prednabijanja od 4 bara razvija oko 900 KS.

Strujanjem kroz kompresor, odnosno punjač usisni se vazduh zagreva i prenosom toplote s vruće turbine, čija temperatura dostiže i 1000°C. Temperatura vazduha na izlazu iz kompresora je 253°C, a masa vazduha je oko 450 kg/h. Uz upotrebu intercoolera temperatura na usisu je smanjena na 145 stepeni.

Otpori strujanja u intercooleru i pad temperature rezultiraju nešto manjim pritiskom na izlazu iz hladnjaka, ali uprkos tome ukupna masa usisanog vazduha se povećava na 480 kg/h. Specifična snaga turbodizelaša je intercoolerom nabijena do čak 127 KS/l. Hladnjaci voda-vazduh su kompaktniji i skuplji, zbog potrebe za dodatnim delovima: pumpom, vodovima, priključcima, ventilima…

Snižavanjem temperature sabijenog vazduha povećava se gustoća te ga je moguće više ugurati u cilindre, čime se postiže efekt tuniranja. Efikasnost intercoolera je odnos iznosa smanjenja temperature unutar intercoolera i temperature vazduha pre intercoolera. Iznosi od 60 do 75% za verziju vazduh-vazduhi 70 do 90% za vazduh-voda.

Prva ugradnja hladnjaka sabijenogvazduha datira 1910. i nije se koristio u motoru već u kompresoru vazduha. Prva masovnija upotreba intercoolera bila je u motorima borbenih aviona u 2. Svetskom ratu, a 1956. je ugrađen u prvi brodski motor. Ugradnjom prvog turbokompresora u automobil 1962. (Oldsmobile Jetfire) počela je i masovnija upotreba u automobilima.