A cosa serve un intercooler?

I turbocompressori sono onnipresenti nell’industria automobilistica, sebbene negli ultimi decenni abbiano subito molti cambiamenti che li hanno resi più efficienti ed efficienti.

Tuttavia, con l’aumento della richiesta di potenza, diventa sempre più critico convogliare la massima quantità di aria possibile dal turbocompressore nel tratto di aspirazione in una data unità di tempo: è qui che l’intercooler diventa utile.

Basi teoriche

La sovralimentazione aggiuntiva, che può assumere la forma di turbocompressore, un compressore, una soffiante Roots o qualsiasi altro dispositivo, ha sempre lo stesso scopo: introdurre aria aggiuntiva nel cilindro del motore.

Per un motore aspirato di determinate specifiche, la potenza erogata dipende in gran parte dalla quantità di aria che la testata può aspirare a una data velocità di aspirazione. Potresti chiederti perché ciò sia importante.

Ebbene, abbiamo bisogno di ossigeno per la combustione, che non può essere ottenuto da nessun’altra parte se non dall’aria. Questo è importante perché possiamo aumentare la quantità di carburante utilizzando più ossigeno.

Il problema è che sia i motori diesel che quelli a benzina non accendono una miscela troppo ricca: una tale miscela deteriorerebbe solo l’efficienza del motore, sprecando inutilmente carburante.

A questo proposito, ci sono differenze tra il motore Otto e il motore diesel, poiché il motore diesel utilizza solo l’aria in eccesso, mentre il motore a benzina no. Tuttavia, l’effetto della sovralimentazione sulle prestazioni è in gran parte simile tra i due.

Il punto è che durante una data corsa, quanta più aria possibile entra nello spazio del cilindro, in modo che possa essere bruciato più carburante, perché aumenta proporzionalmente le prestazioni del motore.

Il motore aspirante crea un vuoto aprendo la valvola di aspirazione e spostando il pistone verso il basso. In questo modo, il motore aspira l’aria necessaria attraverso il vuoto creato. Tuttavia, aumentare questa aspirazione è difficile senza una spinta aggiuntiva. Esistono soluzioni che possono aumentare di qualche punto percentuale le prestazioni (es. filtro aria diretto), ma per apportare una modifica significativa è necessario modificare il dispositivo stesso (es. sostituzione albero a camme).

Con l’aggiunta di carburante, possiamo introdurre facilmente aria aggiuntiva in modo semplice, rendendo possibile ottenere multipli della potenza iniziale del motore. Un altro punto da considerare è che, di solito, per raddoppiare le prestazioni, sono necessarie modifiche strutturali (es. Bielle rinforzate).

Boost extra significa che nel tratto di aspirazione prima dell’apertura della valvola di aspirazione, il valore misurato è superiore alla pressione atmosferica, perché il boost comprime l’aria fino a un certo volume. C’è un fenomeno che paradossalmente peggiora la prestazione. Più pressione cerchiamo di ottenere, più l’aria si riscalda. Ne consegue che maggiore è la temperatura dell’aria, minore è il volume d’aria utilizzato per raggiungere la pressione massima nel turbocompressore, e quindi minore è l’aria che possiamo fornire alla fine. Nella tecnologia automobilistica, questo si chiama efficienza volumetrica. Questo è l’opposto di ciò che era previsto. Può anche accadere che un turbocompressore che funziona a una pressione più elevata dia una minore efficienza del sistema nella stessa vettura.

Funzionamento dell’intercooler

È qui che entra in azione l’intercooler. Prima di entrare nel cilindro, l’aria compressa passa attraverso uno scambiatore di calore, che ne mantiene la pressione abbassandone la temperatura, in modo da aumentare la quantità di aria per unità di volume. Anche la quantità di carburante che può essere erogata può aumentare e ciò si traduce in una maggiore potenza erogata.

Quindi puoi vedere che maggiore è la spinta nel motore, più è necessario un intercooler.

Il calore assorbito dall’aria ad alta pressione viene sempre rilasciato nell’ambiente.

Implementazioni pratiche

L’intercooler sembra semplice, ma in realtà ci sono molte versioni sul mercato a seconda del liquido di raffreddamento, delle dimensioni e della posizione di montaggio.

Intercooler aria-aria

Questa è la forma classica di un intercooler per auto. Raffreddiamo l’aria con l’aria: ciò significa che utilizziamo il flusso d’aria creato dall’esplosione nello scambiatore di calore per assorbire il calore dell’aria compressa dal tubo di aspirazione. Il grande vantaggio di questo sistema è che è leggero, composto da poche parti e quindi i guasti sono molto rari. Il sistema è quasi esente da manutenzione, dobbiamo solo pulire la superficie del radiatore.

Poiché qui vogliamo utilizzare il flusso d’aria di massa, il posizionamento dell’intercooler è un aspetto importante. Di solito è montato sul lato anteriore del paraurti anteriore dietro la griglia del radiatore, tuttavia ci sono produttori che scelgono una posizione diversa.

Ad esempio, Subaru posiziona tradizionalmente l’intercooler al centro sopra il motore per un corretto flusso d’aria dall’alto.

Intercooler aria-liquido

La quantità di calore può essere così grande che non saremo più in grado di creare una superficie di raffreddamento abbastanza grande da dissipare tutto il calore generato con un solo soffio d’aria. In questo caso, abbiamo la possibilità di utilizzare un intercooler “ad acqua”. È molto più efficiente di un intercooler aria-aria perché il calore generato dalla contropressione viene trasferito dall’aria compressa al refrigerante liquido, che lo scarica anch’esso nell’ambiente tramite un sistema di tubazioni.

ll sistema aria-acqua è considerato più efficiente e può raggiungere una capacità termica molto maggiore. Allo stesso tempo, presenta alcuni svantaggi: è più pesante e più costoso a causa del refrigerante liquido, della pompa e del sistema di tubazioni. Oltre a quest’ultimo, c’è anche il costo del servizio: il rischio di guasto è maggiore e richiede anche una manutenzione più impegnativa.

Motore turbo senza intercooler

A volte puoi vedere un’auto che, sebbene abbia un motore sovralimentato, non ha l’intercooler. Questo è perfettamente normale per i motori turbo di bassa potenza, perché con una pressione di sovralimentazione sufficientemente bassa, non c’è una perdita volumetrica tale che sarebbe economico per il produttore installare un intercooler nel veicolo.

A pressioni di carica più elevate, il suo utilizzo è inevitabile, soprattutto quando aumentano i nostri requisiti prestazionali.

Fonte:

• https://aet-turbos.co.uk/turbo-tech-101-cos’è-un-intercooler-e-come-funziona/
• https://www.autoszektor.hu/hu/content/anyukam-erteni-fogja-az-intercooler
• https://en.wikipedia.org/wiki/Intercooler
• https://www.nye.hu/jmgt/sites/www.nye.hu.jmgt/files/oktsegedlet/keverekkepzes_Otto_motorokban(oravazlat).pdf
• https://www.fajltube.com/gazdasag/gepeszet/KEVEREKKEPZES-ES-EGES-DIZELMOT54856.php
• https://www.onallcylinders.com/2015/07/03/intercooler-guide-part-1-air-to-air-vs-liquid-to-air-intercoolers-and-which-is-right-for- Voi/
• https://en.wikipedia.org/wiki/Intercooler#/media/File:Ic-extrior.jpg
• https://en.wikipedia.org/wiki/Intercooler#/media/File:2014_Washington_Auto_Show_(12140974934).jpg