Układy chłodzenia powietrza z intercoolerem wodnym

W sytuacji kiedy mamy do dyspozycji za mało miejsca, aby zastosować klasyczny intercooler, lub jeśli instalacja innych elementów nie pozwala na takie rozwiązanie, możemy użyć intercoolera wodnego. W przypadku samochodów przeznaczonych do wyścigów po prostej, to rozwiązanie będzie najlepszym.

Układ z intercoolerem wodnym ma co prawda więcej elementów, ale mamy wiele możliwości ich rozmieszczenia, a same podzespoły są bardziej kompaktowe. Główną zaletą takiego systemu chłodzenia jest istota stosowania wody, jako czynnika wymiany ciepła. Ciecze mają znacznie lepsze właściwości przejmowania ciepła ze stanów stałych niż gazy. W tym przypadku, woda będzie lepiej odprowadzać ciepło z aluminium niż powietrze.

Układ z intercoolerem wodnym składa się m.in. z chłodnicy powietrza – intercoolera, w którym oprócz kanałów, którymi przemieszcza się powietrze w celu jego schłodzenia, są również kanały, którymi płynie woda przejmując ciepło od gorącego powietrza. Woda krąży w całym układzie w obiegu zamkniętym. Znajduje się w zbiorniku, i właściwie to on wymaga najwięcej miejsca do wygospodarowania, i zazwyczaj umieszcza się go wewnątrz samochodu, w przedziale pasażerskim, bądź w bagażniku. Za transport wody odpowiada pompa, zwykle zasilana prądem 12V. Do chłodzenia wody służy oddzielna chłodnica. Ze względu na dobrą wydajność i gabaryty często przystosowuje się do tego celu chłodnice oleju.

Obieg układu z intercoolerem wodnym został przedstawiony na poniższym rysunku. Sam intercooler wodny znajduje się pomiędzy turbosprężarką, a silnikiem, czyli tak samo jak ma to miejsce w przypadku standardowego intercoolera. Pompa wody pompuję ją do intercoolera wodnego. Stamtąd odbierane jest ciepło od rozgrzanego powietrza. Woda o wyższej temperaturze wraca do zbiornika. Aby ją schłodzić, przepompowywana jest do kolejnej, oddzielnej chłodnicy wody, która jest zamontowana na przedzie samochodu, a ciecz schładzana jest dzięki przepływowi powietrza. Obieg się zamyka wraz z przepływem wody z chłodnicy do pompy, a dalej ponownie do intercoolera wodnego.

Układ ten jest wydajniejszy od standardowego intercoolera, ale tylko przy krótkich przebiegach. Dlatego właśnie jego zastosowanie ma sens w wyścigach na 1/4 mili. Woda znacznie szybciej przejmuje ciepło, niż oddaje. Przy dłuższym czasie pracy całego układu, temperatura wody podnosi się, a wydajność chłodzenia spada. Powiększanie rozmiarów chłodnicy wody niestety nie przynosi na tyle dużych zysków, aby dążyć do monstrualnych rozmiarów, jak np. w przypadku standardowych intercoolerów.

System chłodzenia z intercoolerem wodnym jest nieco bardziej skomplikowany od klasycznego, a tym samym i droższy. Istnieje w nim jednak możliwość regulacji siły chłodzenia w zależności od obciążenia silnika i temperatury otoczenia. Zmniejszanie schładzania powietrza za sprężarką może być przydatne w sytuacjach, kiedy niepożądane jest obniżanie temperatury powietrza w układzie dolotowym. Na przykład w okresie zimy, gdy temperatura powietrza jest bardzo niska, i jedziemy z niewielką prędkością.

Zarówno pompa wody jak i zbiornik muszą być odpowiednio dobrane. Dla pompy wodnej przyjmuje się, że musi mieć minimalny wydatek ok. 40 litrów na minutę (wg. Corky'ego Bella w książce "Maximum Boost"). Zbiornik dobiera się tak naprawdę w zależności od zastosowania samochodu. Próbując zbudować w miarę uniwersalny zbiornik dla wyścigów na 1/4 mili, możemy przyjąć, że silnik samochodu będzie pracować pod maksymalnym obciążeniem średnio 15 sekund.

Aby zapewnić więc jak najlepszą wydajność, potrzebujemy tyle wody, aby w tym czasie nie zdążyła ona pokonać całej drogi jednego obiegu w układzie chłodzenia. Przy drugim obiegu będzie miała ona bowiem nieco wyższą już temperaturę. W przypadku pompy o wydatku 40 litrów na minutę, przez 15 sekund zostanie przepompowane 10 litrów wody. I takiej właśnie objętości powinien być zbiornik. Jest to oczywiście wielkość całkiem spora, ale ten przykład ilustruje istotę problemu, a zarazem dowodzi, że w przypadku intercoolera wodnego, im więcej cieczy w obiegu, tym lepiej.

Zobacz także: