למה אנחנו צריכים מצנן ביניים? מהן ההשלכות של טמפרטורת צריכה גבוהה?

משימת הליבה של מצנן הבין היא "לקרר ולהפחית את הטמפרטורה" של האוויר בטמפרטורה- הגבוהה לאחר טעינת טורבו, מכיוון שטמפרטורת יניקה גבוהה מדי היא "הרוצח מספר אחד" של ביצועי מנוע, יעילות ותוחלת חיים.

אם אוויר הצריכה לא יתקרר ואפשר לאוויר בטמפרטורה גבוהה- להיכנס ישירות לצילינדר, הדבר יגרום לשלוש ההשלכות החמורות הבאות:

פיצוץ (ה'פציעה הפנימית הקטלנית' של המנוע)
זו התוצאה המסוכנת והישירה ביותר.

עיקרון: אוויר בטמפרטורה גבוהה שנכנס לצילינדר יגרום לעלייה חדה בטמפרטורת התערובת (אוויר+דלק) בתוך הגליל. לפני התלקחות המצת, התערובת עלולה להתלקח באופן ספונטני (להתלקח בעצמה) עקב טמפרטורה ולחץ גבוהים, וכתוצאה מכך בעירה לא סדירה.

תוצאה: זה יגרום לפיצוץ חזק, יפיק קולות דפיקה, ויביא לחץ פגיעה עצום לרכיבים כמו בוכנות ומוטות חיבור. במקרים חמורים, הבוכנה עלולה לפרוץ או לשרוף את המצת תוך מספר שניות, ולגרום ישירות למנוע להישרף.

הפחתת כוח חמורה (תכולת החמצן הופכת לדולל)
הכוונה המקורית של טעינת טורבו היא "להגביר את האוויר", אך אם האוויר יתחמם, ההשפעה תפחת מאוד.

עיקרון: עוצמת המנוע תלויה בכמות הדלק שנשרפת, והבעירה המלאה של הדלק תלויה בתכולת החמצן של האוויר. התנועה של מולקולות אוויר חם היא אינטנסיבית, וכתוצאה מכך ירידה בצפיפות (כמו בלון שמתרחב ומתכווץ), ומספר מולקולות החמצן ליחידת נפח קטן בהרבה מזה של אוויר קר.

תוצאה: האוויר נעשה חם ודליל, מה שאומר שאין מספיק חמצן. מחשב המנוע (ECU) יעכב בכוח את זווית התקדמות ההצתה ויקטין את כמות הזרקת הדלק כדי למנוע פיצוץ. התוצאה היא שלמרות שהטורבינה מגדילה את הלחץ, ההספק בפועל יורד, אפילו נמוך יותר ממנועים עם שאיפה טבעית באותו נפח.

פליטות מופרזות וקיצור תוחלת החיים של הטורבינה
הידרדרות פליטות: אוויר בטמפרטורה גבוהה מוביל לבעירה לא מספקת, מה שמייצר יותר תחמוצות חנקן (NOx, גז מזיק) ועשן שחור, מה שמקשה על עמידה בתקני בדיקות סביבתיות.

עומס מוגבר על מגדש הטורבו: טמפרטורת היניקה עצמה היא תוצר לוואי של האוויר הדחוס שמייצר מגדש הטורבו. אם מצטבר חום בקצה הטורבינה (צד הפליטה), זה יאיץ את בלאי מיסבי הטורבינה ויקצר את חיי השירות של שמן המנוע (שמן סיכה). טמפרטורות גבוהות עלולות אפילו לגרום לשמן המנוע לקרוס (להתעבות, להתקשות).

איך פותרים את האינטרקולר?
מצנן הביניים מותקן בין מגדש הטורבו לסעפת יניקת המנוע. תפקידו הוא לפעול כ'גוף קירור':

כאשר האוויר מהטורבינה (עם טמפרטורה גבוהה של בערך 150 מעלות ~ 200 מעלות) זורם דרך הצינורות בתוך המצנן הבין-קולר, זרימת האוויר המהירה או המאוורר בחוץ ייקח את החום ויקרר אותו לסביבות 50 מעלות ~60 מעלות.

לאחר הקירור, צפיפות האוויר עולה משמעותית, תכולת החמצן עולה, והבעירה מלאה יותר, מה שלא רק מחזיר את הכוח אלא גם מבטל את הסיכון לפיצוץ.