Bộ làm mát khí nạp (còn gọi là bộ làm mát không khí nạp) làm tăng hiệu suất đốt cháy của động cơ được trang bị nạp khí cưỡng bức (bộ tăng áp hoặc bộ siêu nạp), từ đó tăng công suất, hiệu suất và hiệu suất nhiên liệu của động cơ.
Bộ tăng áp nén khí đốt nạp, làm tăng năng lượng bên trong nhưng cũng làm tăng nhiệt độ của nó. Không khí nóng có mật độ thấp hơn không khí lạnh, khiến nó cháy kém hiệu quả hơn.
Tuy nhiên, bằng cách lắp đặt bộ làm mát khí nạp giữa bộ tăng áp và động cơ, khí nén đầu vào sẽ được làm mát trước khi đến động cơ, từ đó khôi phục mật độ của nó và mang lại hiệu suất đốt cháy tối ưu.
Bộ làm mát khí nạp, với vai trò là bộ trao đổi nhiệt, có thể thải nhiệt sinh ra trong quá trình khí nén của bộ tăng áp. Nó hoàn thành bước truyền nhiệt này bằng cách truyền nhiệt sang môi trường làm mát khác, thường là không khí hoặc nước.
Bộ làm mát bằng không khí (còn được gọi là loại nổ)
Trong ngành công nghiệp ô tô, nhu cầu ngày càng tăng về động cơ hiệu quả hơn với lượng khí thải thấp hơn đã khiến nhiều nhà sản xuất phát triển động cơ tăng áp công suất nhỏ hơn để đạt được sự kết hợp lý tưởng giữa hiệu suất động cơ và tiết kiệm nhiên liệu.
Trong hầu hết các hệ thống lắp đặt ô tô, bộ làm mát khí làm mát bằng không khí có thể cung cấp đủ khả năng làm mát và hoạt động giống như bộ tản nhiệt ô tô. Khi xe di chuyển về phía trước, không khí xung quanh mát hơn sẽ được hút vào bộ làm mát khí nạp rồi qua bộ tản nhiệt, truyền nhiệt từ không khí tăng áp sang không khí xung quanh mát hơn.
Bộ làm mát bằng nước làm mát bằng nước
Trong những môi trường không thể áp dụng làm mát bằng không khí, bộ làm mát trung gian làm mát bằng nước là một giải pháp rất hiệu quả. Bộ làm mát trung gian làm mát bằng nước thường sử dụng thiết kế bộ trao đổi nhiệt "vỏ và ống", trong đó nước làm mát chảy qua "lõi ống" ở trung tâm thiết bị, trong khi không khí tích điện nóng chảy ra bên ngoài bộ ống, truyền nhiệt khi nó chảy qua "vỏ" bên trong bộ trao đổi nhiệt. Sau khi làm mát, không khí được thải ra từ bộ làm mát phụ và được đưa qua đường ống đến buồng đốt động cơ.
Vai trò và nguyên lý làm việc của bộ làm mát khí nạp ô tô:
Vai trò của bộ làm mát khí quyển ô tô chủ yếu được thể hiện ở năm khía cạnh sau:
1, giảm nhiệt độ nạp động cơ. Việc giảm nhiệt độ nạp có thể cải thiện hiệu suất bơm hơi của động cơ, do đó cải thiện hiệu suất công suất của động cơ.
2, giảm mức tiêu thụ nhiên liệu động cơ. Bằng cách cải thiện hiệu suất lạm phát của động cơ, mỗi giọt nhiên liệu và không khí tạo thành một hỗn hợp dễ cháy tốt, để đạt được sự đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu.
3, vai trò của không khí làm mát. Bộ làm mát khí nạp có thể làm mát không khí có nhiệt độ cao trước khi vào động cơ để tránh các vấn đề như phát nổ và cháy nổ do không khí có nhiệt độ cao trực tiếp đi vào động cơ.
4, thích nghi với môi trường làm việc ở độ cao. Bằng cách tăng hiệu suất bơm hơi, động cơ có thể duy trì công suất đầu ra ổn định ở độ cao lớn.
5. Cải thiện hiệu suất trao đổi không khí của động cơ tăng áp.
Để giảm nhiệt độ khí nạp, vai trò của bộ làm mát khí nạp chủ yếu được thể hiện ở các khía cạnh sau:
1. Giảm tác dụng dẫn nhiệt của khí thải đến nhiệt độ khí nạp. Nhiệt độ cao của khí thải sẽ làm nhiệt độ khí nạp tăng lên, ảnh hưởng đến hiệu suất bơm hơi của động cơ.
2, tránh không khí tích điện không được làm mát vào buồng đốt dẫn đến phát nổ và ô nhiễm khí thải.
Việc bổ sung bộ làm mát liên động có thể giải quyết các tác động bất lợi của việc làm nóng không khí sau khi tăng áp.
Ngoài ra, bộ làm mát khí nạp cũng có thể giảm mức tiêu thụ nhiên liệu của động cơ, cải thiện khả năng thích ứng với môi trường độ cao và cải thiện khả năng kết hợp và thích ứng của bộ tăng áp.
Bộ làm mát khí nạp ô tô là bộ tản nhiệt khí được quấn quanh một đường ống. Không khí di chuyển bên trong bộ làm mát trung gian, giúp hấp thụ nhiệt và làm mát không khí ra ngoài.
Bộ làm mát khí nạp ô tô là một bộ tản nhiệt khí, bên trong bộ làm mát khí nạp được bao quanh bởi các đường ống, khí được thổi vào từ một đầu, khí được thổi vào dòng chảy đường ống bên trong trong bộ làm mát khí nạp, trong quá trình dòng chảy, nhiệt khí được hấp thụ bởi intercooler, khí được làm mát chảy ra từ đầu bên kia, nhiều người cho rằng đây là để làm mát bộ tăng áp. Thực ra là không, bộ làm mát trung gian là để làm mát không khí có áp suất. Có hai loại bộ làm mát khí nạp chính cho động cơ tăng áp, một loại làm mát bằng không khí và một loại làm mát bằng nước.
Tại sao làm mát không khí bổ sung?
Do bản thân nhiệt độ của bộ tăng áp đã rất cao, cộng với nhiệt độ của không khí sau khi nén sẽ tăng thêm nên nhiệt độ không khí sau bộ tăng áp có thể dễ dàng vượt qua 100 độ C. Sau khi nhiệt độ không khí tăng lên, mật độ sẽ giảm và hàm lượng oxy sẽ giảm cùng nhau một cách tự nhiên, do đó lượng oxy trong xi lanh ít hơn, điều này chắc chắn sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất. Và nhiệt độ nạp quá cao dễ tạo ra tiếng gõ nên động cơ tăng áp cần làm mát không khí điều áp.
Bộ làm mát không khí làm mát bằng không khí được đặt ở phía trước, nói một cách đơn giản, nó là một bộ tản nhiệt thông thường, luồng không khí chạy qua phía trước trong quá trình lái xe sẽ tác động lên bộ làm mát không khí để đạt được khả năng tản nhiệt của khí nạp. Do nhiệt độ không khí thấp và luồng không khí lớn trong quá trình lái xe nên hiệu quả tản nhiệt của bộ làm mát không khí làm mát bằng không khí là rất tốt. Ngoài ra, cấu trúc tương đối đơn giản và chi phí thấp hơn.
Tuy nhiên, đường ống dẫn khí của bộ làm mát liên động làm mát bằng không khí quá dài và không khí cần phải đi từ bộ tăng áp qua đường ống đến phía trước, sau đó qua đường ống đến van tiết lưu sau khi làm mát, điều này sẽ làm trầm trọng thêm cơn cuồng loạn của tuabin. Hơn nữa, chuyển vị càng nhỏ, tốc độ càng thấp thì tác động càng rõ ràng nên ngay từ những ngày đầu, khi người ta chưa quá nhạy cảm với hiện tượng trễ tuabin, nhiều ô tô đã sử dụng bộ làm mát khí nạp làm mát bằng không khí. Ngoài ra, bộ làm mát khí nạp ở tốc độ thấp do không đủ luồng không khí nên hiệu quả tản nhiệt sẽ giảm.
Bộ làm mát khí nạp làm mát bằng nước được làm mát bằng chất làm mát động cơ và chiều dài ống có thể ngắn hơn, điều này có thể làm giảm độ trễ của tuabin. Và sự tuần hoàn chất làm mát ổn định, đừng lo lắng về hiệu quả làm mát ở tốc độ thấp.
Tuy nhiên, loại làm mát bằng nước có giá thành cao hơn, đồng thời do nhiệt độ nước làm mát không thấp khi xe nóng nên hiệu quả làm mát tổng thể không tốt bằng loại làm mát bằng không khí.
Bộ làm mát liên động được sử dụng để làm mát bộ tăng áp ra khỏi không khí điều áp, không khí sau bộ tăng áp, áp suất tăng, nhiệt độ tăng, thông qua việc làm mát bộ tăng áp có thể làm giảm nhiệt độ của không khí điều áp, để cải thiện mật độ không khí, cải thiện hiệu quả lạm phát, nhằm đạt được mục đích cải thiện công suất động cơ diesel và giảm lượng khí thải.
Bộ làm mát liên động là một phần của hệ thống điều áp. Khi không khí bị nén ở tỷ lệ cao sẽ sinh ra nhiệt lượng lớn làm giảm mật độ giãn nở của không khí, đồng thời gây hư hỏng nhiệt độ động cơ. Để đạt được hiệu suất thể tích cao hơn, không khí có nhiệt độ cao cần được làm mát trước khi bơm vào xi lanh.
Điều này đòi hỏi phải lắp đặt một bộ tản nhiệt, nguyên lý tương tự như bộ tản nhiệt của bể nước, không khí có nhiệt độ cao và áp suất cao được phân tán thành nhiều ống nhỏ và có không khí ở nhiệt độ phòng chảy với tốc độ cao bên ngoài đường ống, do đó, để đạt được mục đích làm mát. Vì bộ tản nhiệt này nằm giữa động cơ và bộ tăng áp nên còn được gọi là bộ làm mát trung tâm, gọi tắt là intercooler.
Về vai trò của giàn lạnh ô tô:
1. Cải thiện hiệu suất công suất động cơ. Nhiệt độ nạp thấp hơn làm cho hiệu suất bơm hơi của động cơ tăng lên, do đó hiệu suất công suất của động cơ có thể được cải thiện.
2, giảm mức tiêu thụ nhiên liệu động cơ. Hiệu suất bơm hơi của động cơ được cải thiện để mỗi giọt nhiên liệu có thể tạo thành hỗn hợp dễ cháy tốt với không khí và mỗi giọt nhiên liệu đều được đốt cháy hoàn toàn.
3, giảm khả năng xì hơi của động cơ. Không khí và nhiên liệu ở nhiệt độ cao và áp suất cao tạo thành hỗn hợp khí dễ cháy ở nhiệt độ cao và áp suất cao, dễ cháy trong xi lanh động cơ. Việc giảm nhiệt độ nạp có thể hạn chế hiệu quả hiện tượng cháy nổ của động cơ. Hiện tượng xì hơi có thể khiến động cơ rung lắc bất thường và làm hỏng các phụ kiện của động cơ.
4, thích ứng tốt hơn với môi trường làm việc ở độ cao. Hàm lượng oxy ở độ cao thấp, cải thiện hiệu quả lạm phát để công suất động cơ có thể được duy trì.
Chức năng của bộ làm mát khí nạp là làm giảm nhiệt độ nạp của động cơ. Thường được làm bằng vật liệu hợp kim nhôm. Theo môi trường làm mát khác nhau, bộ làm mát trung gian thông thường có thể được chia thành hai loại: làm mát bằng không khí và làm mát bằng nước.
(1) Loại làm mát bằng không khí sử dụng không khí bên ngoài để làm mát không khí đi qua bộ làm mát khí nạp. Ưu điểm là toàn bộ hệ thống làm mát có ít bộ phận hơn và kết cấu tương đối đơn giản so với bộ làm mát trung gian làm mát bằng nước. Nhược điểm là hiệu suất làm mát thấp hơn so với bộ làm mát bằng nước, thường yêu cầu đường ống kết nối dài hơn và lực cản không khí đi qua lớn hơn. Bộ làm mát bằng không khí làm mát bằng không khí đã được sử dụng rộng rãi vì cấu trúc đơn giản và chi phí sản xuất thấp. Hầu hết các động cơ tăng áp đều sử dụng bộ làm mát khí nạp làm mát bằng không khí, chẳng hạn như động cơ của xe địa hình Huatraca TCI và xe FAW-Volkswagen Bora 1.8T.
(2) Làm mát bằng nước sử dụng nước làm mát tuần hoàn để làm mát không khí qua bộ làm mát khí nạp. Ưu điểm là hiệu quả làm mát cao hơn, vị trí lắp đặt linh hoạt hơn, không cần sử dụng ống nối dài khiến toàn bộ ống nạp trơn tru hơn. Nhược điểm là nó đòi hỏi hệ thống nước tuần hoàn tương đối độc lập với hệ thống làm mát động cơ nên toàn bộ hệ thống có nhiều bộ phận hơn, chi phí sản xuất cao hơn và kết cấu phức tạp. Việc ứng dụng bộ làm mát khí nạp làm mát bằng nước tương đối hiếm, thường được sử dụng trên các xe có động cơ đặt giữa hoặc sau và trên động cơ phân khối lớn như xe Mercedes-Benz S400 CDI và xe Audi A8 TDI trang bị động cơ sử dụng nước. - bộ làm mát trung gian.
