اینتر کولر چیست و چگونه کار می کند؟

اینترکولر سیستمی است که در انواع خودروهای سنگین به کار گرفته می‌شود. اگر در دنیای قطعات خودرو فعالیت داشته باشید و یا به نمایندگی‌های فروش خودرو سری زده باشید، حتماً تا به‌ حال با کلمه اینترکولر مواجه شده‌اید.

اما سوالی که پیش می‌آید این است که وظیفه اینترکولر چیست؟ در واقع اینترکولر باعث افزایش حجم هوای ورودی به موتور خودرو می‌شود و راندمان آن را افزایش می‌دهد. لازم به ذکر است که این کالا یکی از قطعات تشکیل دهنده دیزل ژنراتور است. 

در ادامه مقاله "اینتر کولر چیست و چگونه کار می کند؟" خواهید دید:

اینترکولر چیست

تاریخچه اینترکولر

عملکرد اینترکولر

کاربرد اینتر کولر

انواع اینترکولر

عملکرد توربوشارژر و اینترکولر

تفاوت بین اینترکولر و افترکولر

اینترکولر چیست

همان‌طور که در مقدمه گفتیم، این سیستم اینترکولر باعث افزایش حجم هوای ورودی به موتور اینترکولر می‌شود. هنگامی‌که توربو شارژر هوا را فشرده می‌کند به طور کاملاً ناخودآگاه دمای هوا نیز افزایش پیدا می‌کند. افزایش دما باعث می‌شود مولکول‌های هوا کمتر از تعدادی باشند که در طراحی خودرو در نظر گرفته ‌شده است؛ بنابراین باید از یک خنک کننده استفاده کرد تا بدون اینکه مقدار هوا دچار افت شود دمای آن کاهش پیدا کند. در نتیجه می‌توان بدون نگرانی فشار مخلوط سوخت و هوا را به حداکثر مقدار خود رساند.

اینترکولرها در واقع یک مبدل حرارتی هستند که چند سیال مانند مایع و گاز دارند که هیچ کدام از این سیال‌ها با یکدیگر تماسی ندارند و باعث انتقال انرژی و حرارت می‌شوند. ازآنجایی‌که ما قصد داریم با استفاده از اینترکولر دمای هوای ورودی به مولد را تا حد زیادی پایین بیاوریم و آن را خنک کنیم، این کار باعث کاهش حجم هوا می‌شود؛ در نتیجه باید تعداد بیشتری از مولکول‌های هوا را به درون سیلندر وارد کنیم زیرا این کار احتمال انفجار در موتور را کاهش می‌دهد.

برای اولین بار اصطلاح اینترکولر هنگامی به وجود آمد که موتورهای دوقلوی هواپیما از توربو استفاده کردند. با استفاده از توربو هوا بسیار گرم می‌شد و برای مقابله کردن با این دمای بالا به یک مبدل حرارتی نیاز بود تا بین دو توربو قرار بگیرد. این مبدل حرارتی اینترکولر یا مبدل میانی نامیده شد و آن را بین دو توربو قرار دادند. این کار باعث می‌شد که توربوها خنک شوند.

تاریخچه اینترکولر

برای اولین بار، اصطلاح اینترکولر در موتورهای دوقلوی هواپیما به کار گرفته شد. در این موتورها، از توربوشارژرها برای فشرده‌سازی هوا استفاده می‌شد و این فشرده‌سازی باعث افزایش دمای هوا می‌شد. برای مقابله با این دمای بالا، از یک مبدل حرارتی استفاده شد که بین دو توربو قرار گرفت و به آن اینترکولر یا مبدل میانی گفته شد. این مبدل حرارتی نقش مهمی در خنک کردن هوای فشرده شده و بهبود عملکرد موتور داشت.

عملکرد اینترکولر

در حال حاضر اصطلاح اینترکولر برای تمامی مبدل‌های حرارتی به کار گرفته می‌شود و اهمیتی ندارد که در چه موقعیتی قرار داشته باشند. اصطلاح افتر کولر یا خنک کننده پسین معادل با خنک‌ کننده هوا به آب در نظر گرفته می‌شوند؛ بنابراین ما از اصطلاح اینترکولر به معنی خنک کننده با هوا و از افتر کولر به معنی خنک کننده با آب استفاده می‌کنیم.

در واقع عملکرد اینترکولر و هدف از به کارگیری آن خنک کردن هوایی است که در سوپر شارژر یا توربو شارژر فشرده شده است. هنگامی‌که این هوا فشرده می‌شود دمای آن به طور چشمگیری تا حدود ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد افزایش پیدا می‌کند که این باعث می‌شود تراکم به مقدار زیادی پایین بیاید. در نتیجه اینترکولر که شباهت زیادی به یک رادیاتور دارد و در موتورهای دیزل به کار گرفته می‌شود، می‌توانند نقش مهمی در افزایش راندمان و عملکرد ژنراتور برق داشته باشد.

هدف استفاده از اینتر کولر

اینترکولر و رادیاتور از لحاظ عملکرد یکسان هستند اما از نظر نوع کاربرد مشابه یکدیگر نیستند. این دو دستگاه جزء دستگاههای انتقال حرارات محسوب می‌شوند اما رادیاتور مسئولیت خنک کردن انجین را بر عهده دارد اما وظیفه ی اصلی اینترکولر خنک کردن هوای ورودی به منظور بهبود عملکرد موتور است.

عمدتا نصب اینترکولر در موتورهای که به  توربوشارژر یا سوپرشارژر مجهز و در عین حال عملکرد بالایی دارند، صورت می‌گیرد.

مهمترین هدف نصب اینترکولر این است که می‌تواند دمای هوای متراکم شده که از توربوشارژر و یا سوپرشارژر به دستگاه وارد می‌شود را کاهش دهد. 

به عبارتی می‌توان گفت که خنک شدن هوای ورودی باعث افزایش جرم هوا ، بهبود عملکرد مولد می‌شود و از طرفی دیگر خطر خود اشتعالی سوخت و سوراخ شدن اینترکولر را به حداقل ممکن می‌رساند.

در بیشتر موارد اینترکولرها به منظور کاهش دمای هوای داخل خود از جریان هوای خارجی استفاده می‌کند.

اما اینترکولرهای دیگری هم وجود دارند که با استفاده از نیروی آب کار می‌کنند که عمدتا نصب این نوع از دستگاه‌ها بر روی خودروهای سواری مناسب نیست.

جریان هوای فشرده در مجراهای اینترکولر باعث هدایت حرارت و گرما به داخل پره های این دستگاه و در نتیجه خنک شدن آن می‌شود.

انواع اینترکولر

مانند بسیاری از قطعات دیگر اینترکولرها نیز انواع مختلفی دارند که دو نوع اصلی آن‌ها عبارت‌اند از:

اینترکولر هوا به هوا

این اینترکولر از هوای خارج شده برای انتقال حرارت استفاده می‌کند و عملکرد آن به این صورت است که هوای خنک در لوله‌های اینترکولر حرکت می‌کنند و در همین هنگام است که هوای خارج شده در طول پره‌های اینترکولر عبور می‌کند و گرمای ناشی از لوله‌ها به بیرون انتقال داده می‌شود.

محل نصب این اینترکولر شامل نصب بالا، جلو و کنار است؛ بنابراین محل قرارگیری آن به چگونگی انتقال حرارت بستگی دارد.

بیشتر اوقات موقعیت این اینترکولرها جایی است که اینترکولر هوای خارج را برای به جریان انداختن به داخل پره‌ها هدایت می‌کند.

در نتیجه اینترکولرهایی که در قسمت جلو نصب می‌شوند، حرارت بیشتری دارند.

نکته منفی اینترکولرهایی که در جلو نصب می‌شوند افت فشار آن‌ها است. این افت فشار به دلیل غیرمستقیم و طولانی بودن مسیری است که هوا باید برای عبور از توربوشارژر به اینترکولر طی کند.

اینترکولر هوا به آب

این اینترکولر شباهت زیادی به اینترکولر هوا به هوا دارد، اما تفاوت آن این است که این سیستم از آب به عنوان سیال عامل انتقال حرارت استفاده می‌کند.

ازآنجایی‌که معمولاً آب برای انتقال حرارت عملکرد بهتری نسبت به هوا دارد، می‌توان از خنک کننده‌ای با ابعاد کوچک‌تر استفاده کرد که این موضوع باعث می‌شود محل نصب این اینترکولر سریع‌تر پیدا شود.

در اینترکولر هوا به آب، آب به درون هوا پمپ می‌شود و با هوای فشرده شده مخلوط می‌شود. سپس حرارت از سوی هوا به آب منتقل می‌شود و پس از آن که آب گرم شد مسیری را به سوی تبادل‌گر حرارت طی می‌کند. برخی از معایب اینترکولر هوا و آب شامل وزن زیاد آن و عدم انجام وظیفه صحیح مکانیکی آن است.

عملکرد توربوشارژر با اینترکولر

توربو شارژرها قابلیت راندمان و عملکرد خود را تغییر می‌دهند و با استفاده از گازهای خروجی اگزوز هوا را متراکم و به داخل سیلندر هدایت می‌کنند.

از جمله اجزای اصلی توربو شارژرها می‌توان به اینترکولر، توربین، کمپرسور، کنترلرها و افتر کولر اشاره کرد.

هنگامی‌که پیستون‌ها در حالت برعکس قرار دارند، مخلوطی از سوخت و هوا به درون سیلندر می‌مکد و به هر میزان که فشار هوا بیشتر باشد مولکول‌های هوا نیز بیشتر خواهند بود که نتیجه آن این است که مخلوط سوخت و هوای بیشتری در سیلندرها جای می‌گیرد.

هر چقدر که مقدار سوخت بیشتر باشد قدرت احتراق نیز بیشتر خواهد بود؛ بنابراین موتوری که به توربوشارژر مجهز است نسبت به مولدهای معمولی قدرت بیشتری تولید می‌کند. توربو شارژرها می‌توانند نسبت قدرت به وزن مولد را تا حد زیادی ارتقا دهند. در تعریف ساده‌تر یعنی خودرویی که به توربوشارژر مجهز است با قدرت مساوی نسبت به خودروی معمولی از مولدی با حجم و وزن کمتر سود می‌برد.

توربوشارژر

نتیجه آن این است که حجم و وزن خودرو کاهش پیدا می‌کند. این باعث می‌شود تا سرعت و شتاب خودروهایی که مجهز به توربوشارژر هستند بیشتر از خودروهای دیگر باشد.

هنگامی‌که هوا فشرده می‌شود، دمای هوا به مراتب بالاتر می‌رود و هوای گرم منبسط می‌شود. این کار هدف اصلی توربو شارژ را تحت‌الشعاع قرار می‌دهد، زیرا انبساط هوا به این معنی است که موتور هوای کمتری را دریافت می‌کند، اما اینترکولر می‌تواند این هوا را فشرده کند.

نحوه عملکرد اینترکولر به این صورت است که هوای گرمی که از توربو شارژر به لوله‌های ورودی اینترکولر در جریان است و هوای خروجی از توربو شارژر را به لوله‌های مبدل انتقال می‌دهد تا دمای آن به میزان چشمگیری کاهش پیدا کند. هوای خارج شده از لوله‌ها عبور می‌کند و در میان پره‌ها جریان پیدا می‌کند.

سپس این هوای گرم از لوله‌های داغ به سمت بیرون که هوای خنک‌تری دارد انتقال پیدا می‌کند و باعث خنک شدن لوله‌ها می‌شود. نتیجه کار این است که گرما از توربو شارژرها به لوله‌ها و سپس به محیط انتقال پیدا می‌کند.

تفاوت بین اینترکولر و افترکولر

عملکرد اینترکولرها شباهت زیادی به رادیاتور موتور دارد. هوا به داخل جریان پیدا می‌کند و باعث می‌شود تا هوای داخل اینترکولر خنک شود؛ بنابراین اینترکولر تحت عنوان هوا به هوا نیز شناخته می‌شود.

اما برخی دیگر از اینترکولرها هستند که به جای هوا به وسیله آب خنک می‌شوند که به آن‌ها افتر کولر یا هوا به آب گفته می‌شود.

در برخی از موارد کارایی افتر کولرهایی که هوا از آن‌ها عبور می‌کند می‌تواند بیشتر از اینترکولرهای سنتی باشد.

دلیل اینکه افتر کولرها در خنک کردن هوا می‌توانند مؤثرتر واقع شوند این است که یک هدایت‌کننده بسیار بهتر به نام آب برای انتقال گرما استفاده می‌شود.

به طوری که آب ۴ برابر هوا می‌تواند گرما را هدایت کند، اما ایراد آن زمانی است که هوای گرم می‌تواند دمای آب را بالا ببرد و توانایی آن را برای خنک کردن موتور تا حد زیادی کاهش دهد.

با این حال برخی از افترکولرها هستند که از رادیاتور برای خنک کردن آب استفاده می‌کنند.

امیدواریم مقاله "اینتر کولر چیست و چگونه کار می کند؟" برای شما عزیزان مفید واقع شده باشد.

برای کسب اطلاعات بیشتر با شماره تلفن های درج شده روی سایت خودداری کنید.