Chłodnica międzystopniowa

Intercooler (zaznaczony czerwoną linią) w BMW MINI Cooper S

Intercooler (ang. "chłodnica pośrednia") to chłodnica schładzająca powietrze sprężone w turbosprężarce przed dostarczeniem go do silnika, stosowana w silnikach spalinowych z turbodoładowaniem. Służy do zwiększenia sprawności i mocy silnika.

Terminologia

Określenie intercooler używane jest też do chłodnic powietrza stosowanych w silnikach przepływowych, np. lotniczych lub sprężarkach turbin gazowych - wówczas intercooler oznacza chłodnicę umieszczoną między („inter") stopniami sprężarki. Natomiast chłodnice powietrza umieszczone za sprężarką nazywane są aftercooler.

W samochodach chłodnica powietrza jest najczęściej zlokalizowana za sprężarką, ale przed silnikiem tłokowym. Ponieważ wewnątrz silnika dokonuje się również sprężanie, to chłodnica powietrza jest de facto intercoolerem.

Idea

W wyniku sprężania powietrza w sprężarce (adiabatyczne) następuje wzrost jego temperatury. Ponadto napędzana gorącymi spalinami turbina mocno się nagrzewa, ciepło przez elementy konstrukcyjne przepływa do sprężarki, gdzie powoduje dodatkowy wzrost temperatury powietrza. W wyższej temperaturze powietrze ma mniejszą gęstość. Obniżając temperaturę sprężonego powietrza w intercoolerze gęstość się zwiększa, a co za tym idzie - zawartość tlenu w jednostce objętości. Możliwe jest więc spalanie większej ilości paliwa i wzrost mocy silnika. Jednocześnie sprężanie chłodniejszego powietrza obniża pracę sprężania, co zwiększa sprawność i moc silnika. Intercooler może być jednocześnie wykorzystany do chłodzenia układu recyrkulacji spalin [1].

Budowa

Intercooler może być prostym wymiennikiem ciepła z naturalnym owiewaniem (pęd powietrza jadącego auta), może też mieć chłodzenie wymuszone (wentylator), a nawet wodne - jak np. w modelu Lotus Omega. W niektórych samochodach, takich jak np. Subaru Impreza WRX STi czy Mitsubishi Lancer Evolution (I), stosuje się natrysk wody na intercooler, co ma za zadanie jeszcze silniejsze schłodzenie. Pociąga to jednak za sobą konieczność zaopatrywania samochodów w dodatkowe zbiorniki z wodą do intercoolera. Istnieją rozwiązania, w których do chłodzenia intercoolera stosowana jest woda z kostkami lodu w celu dalszego zwiększenia intensywności chłodzenia.

Inne zastosowania

Chłodzenie częściowo sprężonego powietrza (ang. intercooling) stosowane jest także w instalacjach turbin gazowych. Tu również chodzi o obniżenie temperatury częściowo sprężonego powietrza (w czasie wstępnego sprężania następuje wzrost temperatury), dzięki czemu następuje wzrost mocy i sprawności układu.

Wady

Oprócz korzyści wynikających z zastosowania intercoolera układ ma także wady. Przy małych obrotach turbosprężarki stopień sprężania a tym samym i wzrost temperatury powietrza jest niewielki, dlatego chłodnica ma niewielkie znaczenie przy małych obrotach silnika. Układ sprawia też problemy techniczne polegające na rozbudowie układu silnika (siłowni) i zwiększeniu liczby elementów. Ma to negatywny wpływ na koszty nowego silnika (siłowni) jak i koszty napraw, remontów, konserwacji, zwiększa zawodność, powoduje konieczność demontażu w celu umożliwienia dostępu do głowicy silnika i innych elementów konstrukcyjnych.