Системите за междинен охладител с въздушно охлаждане са важен компонент на двигателите на съвременните автобуси, предназначени да подобрят ефективността на двигателя чрез намаляване на температурата на сгъстения всмукан въздух, като по този начин увеличават плътността на въздуха, влизащ в цилиндъра на двигателя, и подобряват изходната мощност. Интеркулерът е топлообменник, който обикновено се монтира между турбокомпресор или компресор и всмукателния колектор на двигателя. Той е отговорен за понижаването на температурата и увеличаването на плътността на въздуха, който влиза в горивната камера, което подобрява работата на двигателя, като същевременно намалява емисиите. Промишлеността за междуградски и междуградски автобуси изисква надеждни и ефективни системи за междинен охладител, които да отговарят на екологичните разпоредби и да се справят с проблемите, свързани с горивната ефективност.
Тази статия изследва важните познания за индустрията, свързани със системите за междинен охладител с въздушно охлаждане, използвани в индустрията на автобусите. Той предоставя общ преглед на различни видове междинни охладители, приложения, използвани материали, съображения за проектиране, процедури за поддръжка и бъдещи постижения в областта на системите за междинно охлаждане.
Видове междинни охладители
Има два основни вида междинни охладители, използвани в автобуси, въздух-въздух и течност-въздух. Интеркулерите въздух-въздух са едни от най-разпространените и ефективни варианти на междинен охладител, използващи околния въздух за охлаждане на входящия въздух. Околният въздух се движи през сърцевина, която е изградена от поредица от тънкостенни алуминиеви тръби, разположени плътно една до друга. Краищата на тръбите са покрити с алуминиеви ребра, които са разположени перпендикулярно на посоката на тръбата. Перките спомагат за преноса на топлинна енергия от тръбите към околния въздух. Сгъстеният въздух протича през вътрешността на алуминиевите тръби и се охлажда от въздуха около водача на тръбата.
Интеркулерите течност-въздух, от друга страна, използват течна охлаждаща течност за отстраняване на топлината от сгъстения всмукан въздух. Входящият въздух се насочва през топлообменник, подобно на варианта въздух-въздух, но вместо околния въздух през обменника циркулира течен охладител. Обикновено използваните течни охладители включват вода, гликол или комбинация от двете. Тези охлаждащи течности циркулират през топлообменника чрез мрежа от тръби, пренасяйки топлинна енергия от сгъстения въздух към охлаждащата течност, която след това се охлажда от радиатор, монтиран на удобно място в двигателното отделение.
Приложения
Интеркулерите с въздушно охлаждане се използват в различни приложения за двигатели на автобуси, които включват както дизелови двигатели с турбокомпресор, така и бензинови двигатели с компресор. Дизеловите двигатели с турбокомпресор са едни от най-често срещаните приложения за междинни охладители въздух-въздух, тъй като е известно, че произвеждат по-високи температури на отработените газове от бензиновите двигатели, което прави междинното охлаждане необходимо за оптимална ефективност и работа на двигателя.
Бензиновите двигатели с компресор са друго приложение, което може да се възползва от междинното охлаждане. Тъй като бензиновите двигатели използват дроселна клапа за управление на въздушния поток към двигателя, те работят с различни съотношения въздух/гориво в диапазона на оборотите. Това динамично съотношение води до температури на входящия въздух, които могат да достигнат до 200 градуса по Фаренхайт, което може да доведе до неефективно изгаряне и лоша работа на двигателя. Междинното охлаждане на сгъстения въздух помага за смекчаване на този проблем чрез понижаване на температурата на входящия въздух и увеличаване на горивната ефективност на двигателя.
Използвани материали
Алуминият и медта са най-често използваните материали в конструкцията на междинния охладител. Алуминият е предпочитаният материал поради отличните си свойства на топлопроводимост, леко тегло и устойчивост на корозия. Медта понякога се използва в конструкцията на междинен охладител, предимно в конфигурации течност-въздух. Медта има отлични топлопреносни свойства и е устойчива на корозия, но е по-тежка и по-скъпа от алуминия.
Съображения относно дизайна на междинния охладител
Има няколко важни съображения, които инженерите трябва да вземат предвид, когато проектират система за междинен охладител специално за приложения в автобуси. Един от най-важните е размерът и формата на междинния охладител. Размерът на междинния охладител се определя от обема на въздуха, който трябва да се охлади, който се определя от изходната мощност на двигателя. Формата на междинния охладител също е важна, тъй като трябва да пасва удобно в ограниченото пространство на двигателното отделение. Освен това трябва да се вземе предвид маршрутът на тръбопровода на междинния охладител, за да се гарантира, че той не пречи на други компоненти на двигателя, като маркучи за охлаждаща течност, канали за всмукване на въздух или кабелни снопове.
Друго важно съображение при проектирането на междинния охладител е местоположението на междинния охладител спрямо двигателя и системата за всмукване на въздух. Интеркулерите могат да се монтират близо до турбокомпресора или междинния охладител или по-близо до всмукателния колектор. Монтирането на междинния охладител по-близо до турбокомпресора или компресора го поставя в позиция, в която може лесно да охлажда сгъстения всмукан въздух, но също така го поставя в зона на двигателното отделение, която става много по-гореща от всмукателния колектор. Монтирането на междинния охладител по-близо до всмукателния колектор го поставя в зона на двигателното отделение, която е по-близо до околния въздух и следователно по-хладна, но въвежда допълнителен тръбопровод за всмукване на въздух, който може да увеличи общия спад на налягането в системата.
Поддръжка на междинен охладител
Правилната поддръжка на системата за междинен охладител е от решаващо значение за нейната дълготрайност и производителност. Основната задача за поддръжка на междинния охладител е периодичното почистване на ядрото. Ядрата на междинния охладител могат да се запушат с мръсотия, прах и общи отломки, което значително намалява ефективността на системата. Почистването трябва да се извършва на редовни интервали, в идеалния случай при всяка смяна на маслото на двигателя, за да се гарантира, че междинният охладител работи с максимална производителност. Най-лесният и ефективен начин за почистване на сърцевината на междинния охладител е чрез въздушен маркуч под високо налягане, който издухва сгъстен въздух през сърцевината от противоположния край на въздушния поток.
Бъдещи подобрения
Бъдещият напредък в технологията на междинния охладител е насочен към подобряване на ефективността, контрола на емисиите и цялостната производителност на двигателя. Една област на фокус е разработването на по-модерни материали, които предлагат още по-добра топлопроводимост и устойчивост на корозия. Друга област на фокус е подобряването на разположението и маршрута на тръбопроводите на междинния охладител, за да се намали падането на налягането и общата сложност, като същевременно се подобри ефективността на охлаждане. Напредъкът в електронните системи за управление също ще играе роля в бъдещето на технологията за междинно охлаждане, позволявайки по-фин контрол върху производителността на системата за междинно охлаждане и оптимизиране на горивната ефективност.
Поддържайки тези критични компоненти оптимизирани, индустрията за междуградски и междуградски автобуси може да се възползва от повишена екологична устойчивост, горивна ефективност и цялостна производителност на двигателя.
