Intercooler: Működése és Szerepe a Turbófeltöltős Motorokban

Az intercooler, vagy más néven töltőlevegő-hűtő, egy hőcserélő, amely a turbófeltöltő vagy kompresszor által összenyomott levegőt hűti le, mielőtt az belépne a motor égésterébe. Az intercooler a turbófeltöltős autók fontos alkatrésze, nélküle nem sok értelme lenne a levegőbetöltésnek. Az intercoolerek nélkülözhetetlenek a modern, turbófeltöltős és kompresszoros motorok teljesítményének optimalizálásában. A töltőlevegő hűtésével növelik a motor hatékonyságát és teljesítményét. Az intercooler általában csak turbófeltöltővel felszerelt autókon látható. Gyakorlatilag minden turbófeltöltős motor, legyen az benzin vagy dízel, intercoolert használ a teljesítmény javítására. Szinte biztosan mondom, mert vannak olyan feltöltött motoros autók is, amelyekben nincs közhűtő.

Miért van szükség intercoolerre?

A turbófeltöltő hatékonyan növeli meg a motor erejét. A turbós járműveknél a forró gázok, melyek a levegőbetöltést végzik a turbóba, a turbót is felmelegítik és a levegőt is. A felmelegedést tovább erősíti a levegő összenyomása, hiszen azonos mennyiségű levegő nagyobb nyomásra hozásakor hő lép fel. A turbófeltöltő összenyomja a beszívott égési levegőt, növelve annak belső energiáját, de a hőmérsékletét is. A megoldandó probléma abból adódik, hogy a motor a turbó által átpréselt levegõt a megnövekedett nyomás következtében (1,2-1,6 bár nyomásra átlagosan) felforrósítja. Ezért a levegõ kitágul, az oxigén sûrûsége jelentõsen lecsökken, vagyis térfogategységre esõ levegõben kevesebb üzemanyag tud optimálisan elégni. A meleg levegő pedig kitágul, s a motorba jutva rontja a hatásfokot. Motortechnikai kifejezéssel élve csökken az ún. volumetrikus hatásfok.

Az extra feltöltés azzal jár, hogy a szívócsatornában a légköri nyomástól magasabb értéket mérünk a szívószelep nyitása előtt, tehát a feltöltő komprimálja a levegőt adott térfogaton. Ebből pedig következik egy, a teljesítménynövelésre káros jelenség. Ugyanis minél nagyobb nyomással próbáljuk meg bejuttatni a levegőt, annál inkább felmelegszik. Ebből pedig az következik, hogy minél magasabb lesz a levegő hőmérséklete, annál kevesebb levegőmennyiséggel érjük el a turbó maximális nyomásértékét - tehát annál kevesebb levegőt tudunk végül bejuttatni.

Ha hűtetlen feltöltött levegő jut az égéstérbe, az amellett, hogy befolyásolja a motor töltési hatásfokát, könnyen túl magas égési hőmérsékletet okozhat, ami kopogtatást és egyéb meghibásodásokat okozhat. Ezenkívül növeli a motor kipufogógázának NOx-tartalmát, ami levegőszennyezést okoz.

Az intercooler működése és a motor teljesítménye

A meleg, akár 200 fokos levegőt vissza kell hűteni, erre való az intercooler. Az intercooler a levegő hűtését tölti be. Az intercooler hőcserélőként működik, és elvezeti a turbófeltöltő által a gáz összenyomásakor keletkező hőt. A turbó és a motor között elhelyezkedve hűtőként szállítja el a hőt a levegőből, így a motorba hideg levegő érkezik. A magas hőmérsékletű levegőt az intercooler lehűti, majd belép a motorba. Mivel ez a hűtő a motor és a kompresszor között található, intercooling-nak is nevezik.

Intercooler rendszer szerepe

A komprimált levegő, mielőtt bejutna a hengerbe, keresztülhalad egy hőcserélőn, amelynek köszönhetően a megmaradt nyomás ellenére a hőmérséklete lecsökken, így az egységnyi térfogatban ismét nagyobb lesz a levegő mennyisége. Ezért aztán az adott nyomásra összenyomott levegõ által szállított oxigén mennyiségét úgy tudjuk megnövelni, hogy a nyomás megtartása mellett a gázkeverék hõmérsékletét ideálisra csökkentjük. Ezt a feladatot végzi el tulajdonképpen az intercooler hûtõ.

Az intercooler meglétének köszönhetően csökkenthető a motor üzemanyag-fogyasztása és javítható a magassághoz való alkalmazkodás. A motorról ráadásul nem von el teljesítményt, a kipufogógáz mozgási energiáját hasznosítja lényegében.

Az intercooler felépítése és elhelyezkedése

Szerkezetileg az intercooler a következőképpen néz ki:

A légszûrõházon keresztül a megszûrt levegõt szívócsövön keresztül juttatja a turbóba.
Majd a turbó által összepréselt, felforrósodott levegõt az intercooler csõ segítségével juttatja el az intercooler hûtõbe.

Intercooler Problémák Mercedes E 220 CDI Modelleknél
Hõcserélés után a visszahûtött levegõ ismételten az intercooler csõ (turbócső) segitségével jut el a szívócsonkhoz.

Az intercooler hűtő anyaga részben aluminium, részben műanyag is lehet.

A turbócsövek anyaga a következők lehetnek:

Gumicső: Az autó gyártók által rendszeresen alkalmazott, részben olajálló szövetbetétes turbócső.
Szilikoncső: Ezek általában több szövetbetéttel ellátott szilikongumi csövek, melyek nagy hõállósággal és minimális tágulással rendelkeznek.

A motortérben való elhelyezkedés a motor típusától (a hengerek száma és elrendezése) és a közbenső hűtő típusától (levegő vagy víz) függ. A levegőseket az elülső oldalra kell felszerelni, hogy a lehető legnagyobb külső levegő áramlást kapják. Mivel itt a menetszél tömegáramát kívánjuk használni, lényeges szempont az intercooler radiátorának az elhelyezése. Ez a pozíció legtöbbször az első lökhárító eleje szokott lenni a hűtőrács mögött (a motor hűtőjéhez képest alá-fölé pozícionálva), ugyanakkor vannak gyártók, melyek eltérő módon választják meg a helyét.

Intercooler típusok és kialakítások

Kétféle intercooler létezik, amelyek a sűrített levegő hőmérsékletének csökkentésére szolgálnak:

Sprinter 313 intercooler csere lépésről lépésre

Levegő-levegő Intercooler (Air-to-Air): Ez a típus a sűrített levegőt közvetlenül a környezeti levegő segítségével hűti. A legtöbb autóban a léghűtéses intercooler megfelelő hűtést biztosít, és nagyon hasonlóan működik, mint az autó hűtője. Levegőt hűtünk levegővel - ez annyit tesz, hogy a menetszél által keltett légáramot használjuk fel a hőcserélőben, hogy felvegye a komprimált levegő hőjét a szívócsőből. Ennek a rendszernek nagy előnye, hogy könnyű, kevés alkatrészből áll, és ennek köszönhetően nagyon ritka a meghibásodás.
Levegő-folyadék Intercooler (Air-to-Liquid): Ebben az esetben egy folyadék (általában víz és hűtőfolyadék keveréke) hűti le a sűrített levegőt. A folyadék egy másodlagos hőcserélőn keresztül vezeti el a hőt a környezetbe. A vízhűtéses köztes hűtők nagyon hatékony megoldást jelentenek olyan környezetben, ahol a léghűtés nem megfelelő. A vízhűtéses közbenső hűtők általában "héj és cső" hőcserélőt használnak, a hűtővíz az egység közepén lévő "magon" keresztül áramlik, míg a forró töltőlevegő a csőbank külső oldalán és a "héjon" keresztül áramlik. Előfordulhat azonban olyan hőfejlődés, hogy már nem tudunk akkora hűtőfelületet képezni, amivel pusztán a menetszéllel el tudjuk vezetni az összes keletkező hőt. Ebben az esetben lehetőségünk van „vizes” intercooler alkalmazására. A két rendszer közül ez számít hatékonyabbnak, és sokkal nagyobb hőkapacitást lehet vele elérni. Ugyanakkor vannak hátrányai is: a rendszer a folyékony hűtőközeg, a szivattyú és a csőrendszer miatt nehezebb, és egyúttal drágább is.

Az intercoolerek kiválasztásánál fontos figyelembe venni a jármű típusát és a használati célt. Két fő kialakítás létezik:

Bar and Plate: Ez a kialakítás magas hőátadási hatékonyságot biztosít, és gyakran alkalmazzák versenyautókban és nagy teljesítményű járművekben.
Tube and Fin: Ez egy könnyebb és kompaktabb kialakítás, amelyet gyakran használnak széria autókban. Például a versenyautókban gyakran használnak bar and plate kialakítású intercoolereket, míg széria autókban a tube and fin is elegendő lehet.

Intercooler tuning

Az intercooler tuning fő feladata a még jobb hűtés, mellyel még nagyobb mennyiségű levegő továbbítható a fix méretű motorblokkokba, s még nagyobb teljesítmény nyerhető ki. Az intercooler tuning elvégzése előtt érdemes konzultálni a szerelővel, vagy az autófelszerelést árusító bolttulajdonossal, ugyanis nem minden intercooler használható fel minden autónál. Amennyiben az autós mégis otthon végzi el az új intercooler beszerelését, akkor meg kell néznie, hogy hova tudja elhelyezni az extra hűtőt. Gyakori félelme az amatőr szerelőknek, hogy az intercooler tuning nem károsítja-e a motort a nem megfelelő alkatrészek felhasználásával. Az utólagos beszereléshez érdemes fémcsövet, illetve a derékszögeknél szövetbetétes gumicsöveket felhasználni. Az intercooler tuning hatása gyakran csak akkor érvényesül teljes körűen, ha vele egyidőben a turbó is tuningolásra kerül. A felhasználható alkatrészekre, s a jó ár-érték arányú termékekre a szakértők tudnak tanácsot adni, így a hozzáértő bevonása otthoni szerelésnél is erősen indokolt.

Chiptuning lépésről-lépésre. Hogyan készül a motoroptimalizálás?

Intercooler hibák és karbantartás

Jó, ha tisztában vagyunk az intercooler hiba jeleivel, mikor kell az intercooler hűtőt javítani! Az intercooler meghibásodását hamar felismerhetjük, hibáját mutathatja a csökkenő teljesítmény. Ha észleljük a problémát, azonnal tudunk cselekedni. A turbódízel terepjárók kifogástalan működéséhez elengedhetetlen, hogy az intercooler működésével ne legyen gond!

Gyakori hibaokok

Intercooler szivárgás: Szivárgást eredményezhet, ha az intercooler nem jól van beszerelve vagy megsérül. Főleg az intercooler gumitömlői és az azokat helyükön tartó bilincsek környékén jellemző a szivárgás. A gumi is kopik az idő múlásával és a bilincsek is veszítenek erejükből, így a tömlők kiengedhetik a levegőt. Ilyenkor az intercooler hiba jeleként csökkent teljesítmény, levegő sziszegés szokott előfordulni. Az intercoolerhez csatlakoztatott tömlők egyikének meglazulása, általában az azt tartó karima elhasználódása miatt. A tünetek a motor teljesítményének hirtelen és egyértelmű csökkenése, valamint a gyorsításkor észrevehető „fütty” megjelenése. Ha nincs más probléma, egyszerűen csatlakoztassa újra a tömlőt, és használjon új karimát. A sípoló hang, a teljesítménycsökkenés mindig utalhat lyukas intercoolerre is.
Intercooler sérülése: Mivel a jármű elején található alkatrész, nem kizárt, hogy megsérüljön, valamilyen ütközés során például. A hűtőbordák károsodhatnak, vagy a levegő áthaladását szolgáló csövek is. Ha a hűtőbordák megsérülnek, akkor is veszíthet hatékonyságából, például a kövek becsapódása miatt. Az intercooler teljesítménye lecsökken, de az intercooler hűtő akár ki is lyukadhat. Egy lyukas intercooler esetében biztosan cserélni kell a hűtőt.
Intercooler olajszennyezés: A turbóból jön a levegő az intercoolerbe, ezért, ha a turbóban például szivárog az olaj, az intercoolerbe is juthat belőle. Ilyenkor szintén csökkent a teljesítménye az intercoolernek és végső soron a motornak is.

Tisztítás és csere

Az intercooler tisztítása helyett a szakemberek elsősorban az intercooler cseréjét javasolják. Azért, mert nem biztos, hogy tisztítással minden szennyeződés eltávolítható, gondoljunk csak a lerakódásokra, amit a turbófeltöltő mechanikai hibája okozott! Az intercooler hűtő tisztítását csak akkor javasolják - és itt is az intercooler cső tisztításáról van szó -, amikor olaj gyülemlett fel benne. Maga az intercooler tisztítása bonyolult művelet és speciális folyadékkal javasolt csak elvégezni. A legjobb, ha szakemberre bízzuk az intercooler tisztítását, szükség esetén az interooler cseréjét!

Némely esetekben elegendő az intercooler hűtő javítása vagy a lyukas intercooler cső cseréje. Új intercoolerre is szükség lehet, ami korábban elsősorban gyári intercoolert jelentett, de ma már nagyszerű utángyártott intercoolereket is kapni. Intercooler javításhoz vagy intercooler cseréhez akár rendelni is lehet alkatrészt, és míg korábban csak gyárival vagy bontottal lehetett megoldani, ma már nagyon jó minőségű utángyártottat is beszerezhetünk! Az intercooler cseréjével javulhat a teljesítmény.