Dvigubas turboaušintuvas su tarpinio aušinimo sistema: galutinė aušinimo našumas turbovarikliams

Dvigubos turbopavaros tarpšilumokaitis naudoja pažangiąją šilumos valdymo technologiją, kuri skiria jį nuo įprastų vieno tarpšilumokaičio konstrukcijų. Jo pagrindą sudaro dviejų kelių aušinimo architektūra, kuri užtikrina atskirą šilumos šalinimą kiekvienam turbokompresoriui, todėl pasiekiamas optimalus temperatūros sumažėjimas nepriklausomai nuo to, kuris turbokompresorius aktyviai suspaudžia orą ar kaip turbokompresoriai sujungti nuosekliai ar lygiagrečiai. Šis atskirasis požiūris neleidžia šiluminiam sąveikavimui tarp dviejų suspausto oro srautų, taip palaikant maksimalią aušinimo efektyvumą visomis eksploatacijos sąlygomis. Vidinė šerdies konstrukcija yra su juostų ir plokščių ar vamzdžių ir radiatorių spindulių dizainu, o paviršiaus plotai tiksliai apskaičiuoti, kad būtų maksimalus karšto suspausto oro ir aušinimo terpės sąlyčio plotas. Pažangus skaitmeninis skysčių dinamikos modeliavimas projektavimo etape užtikrina, kad oras vienodai tekėtų per kiekvieną kanalą, pašalindamas „numirusias zonas“, kuriose galėtų kauptis šiluma, ir mažindamas slėgio kritimo tikimybę, kuris panaikintų turbokompresorių atliktą darbą. Išorinė radiatorių spindulių konstrukcija apima optimizuotą tarpą ir geometriją, kuri surenka maksimalų oro srautą tiek važiuojant greitkeliu, tiek lėtai judant eismų kamščiuose; kai kurie dizainai turi poslinkio arba grotelinius spindulius, kurie sukuria turbulenciją ir taip gerina šilumos perdavimą. Medžiagų pasirinkimas yra lemiamas veiksmingumo veiksnys: aukštos kokybės aliuminio lydiniai parenkami dėl jų puikių šilumos laidumo savybių, mažo svorio bei atsparumo drėgmei ir kelių teršalams sukeltai korozijai. Kai kurios aukštos klasės dvigubos turbopavaros tarpšilumokaičių sistemos turi specialius vidinių paviršių dengimus ar apdorojimus, kurie dar labiau gerina šilumos perdavimą ir sumažina alyvos garų ar anglies nuosėdų kaupimosi tendenciją laikui bėgant. Galiniai bakeliai, kurie paskirsto įeinantį suspaustą orą per šerdį ir surenka atšaltus orą, skirtą paduoti į variklį, suprojektuoti su lygiomis vidinėmis kontūromis, kad būtų sumažinta turbulencija ir slėgio nuostoliai bei užtikrintas vienodas srauto pasiskirstymas. Šis dėmesys skysčių dinamikai visoje sistemoje reiškia, kad dvigubos turbopavaros tarpšilumokaitis ne tik veiksmingai aušina, bet tai daro su minimaliais srauto apribojimais, išsaugodamas padidintą slėgį, kurį sukūrė turbokompresoriai.

Be patobulinant našumą, dvigubo turbo aušintuvas taip pat yra kritiškai svarbus apsauginis komponentas, kuris padeda pratęsti variklio tarnavimo laiką ir neleidžia brangiai žalai dėl karščio sąlygotų gedimų. Per didelės įsiurbiamo oro temperatūros kelia kelis pavojus variklio vientisumui, o aušintuvas šiuos pavojus pašalina veiksmingai valdydamas šilumą. Detonacija, vadinama taip pat „šaukimu“, įvyksta tada, kai degalai užsidega savarankiškai dėl per didelės temperatūros ir slėgio, o ne nuo žvakės uždegimo tam tikru numatyto metu. Šis nekontroliuojamas degimas sukuria smūgio bangas, kurios stipriai veikia stumbrius, žiedus ir guolius jėgomis, kurios daug kartų viršija normalias eksploatacines apkrovas, todėl gali sukelti nedelsiant katastrofišką žalą arba pagreitinti dėvėjimąsi, kuris vėliau lemia ankstyvą gedimą. Dvigubo turbo aušintuvas palaiko įsiurbiamo oro temperatūrą saugiame diapazone, užtikrindamas reikšmingą atsargą nuo detonacijos net tuo atveju, jei naudojamas didesnis priešslėgis arba žemesnio oktano skaičiaus kuro nei pirminėse specifikacijose nurodyta. Ši apsauga ypač vertinga intensyviomis važiavimo sąlygomis, pvz., ilgalaikiuose aukšto greičio režimuose, dažnuose pagreitinimuose arba karštomis aplinkos sąlygomis, kai be to įsiurbiamo oro temperatūra pakiltų iki pavojingų lygių. Aušinimo poveikis taip pat sumažina šiluminį įtempimą variklio komponentuose visame įsiurbimo kelyje ir degimo kameroje. Žemesnės temperatūros reiškia mažesnį metalinių detalių išsiplėtimą ir susitraukimą, todėl sumažėja nuovargis, kuris gali sukelti cilindrų galvų įtrūkimus, išlinkusias vožtuvų sėdynes arba sugenda sandarinimo tarpines. Stumbriai ir žiedai veikia efektyviau su šaltesniu įsiurbiamuoju oru, išlaikydami tinkamus tarpus ir tepalo plėvelės storį, kurie neleidžia stumbrių paviršiaus nusidėvėjimui („šiurkštėjimui“) ir per dideliam dėvėjimuisi. Taip pat naudinga variklio valdymo sistemai, kad būtų pastovios įsiurbiamo oro temperatūros, nes šiuolaikiniai kompiuteriai remiasi temperatūros davikliais, kad apskaičiuotų optimalų kuro tiekimą ir uždegimo laiką. Netinkamo aušinimo dėka kilusios staigios temperatūros svyravimai priverčia sistemą nuolat keisti parametrus, todėl gali būti pasiektas neoptimalus kalibravimas ir padidėti išmetamosios dujos. Veikiant tinkamai funkcionaliam dvigubo turbo aušintuvui, kuris palaiko stabilias temperatūras, variklio valdymo blokas gali tiksliai vykdyti savo programą, užtikrindamas tokį našumą ir efektyvumą, kokį inžinieriai buvo suprojektavę. Entuziastams, kurie į variklio modernizavimą – pvz., kovos medžiagos vidinių detalių, patobulintų kuro sistemų ar individualaus programinio valdymo – investavo reikšmingas lėšas, dvigubo turbo aušintuvas yra būtinas apsaugos priemonė, kuri apsaugo šią investiciją, sukuriant šiluminę aplinką, reikalingą saugiam ir patikimam veikimui esant padidintam galingumui.

Dvigubos turboaušintuvo tarpaušintuvas parodo išskilusią įvairovę įvairiose automobilių srityse – nuo gamyklinių montavimų aukštos našumo serijiniuose automobiliuose iki po pardavimo modernizacijų modifikuotiems miesto automobiliams ir specialiai sukurtoms lenktynių technikai. Aukštos klasės sporto automobilių ir našumo sedano gamintojai vis dažniau nurodo dvigubos turboaušintuvo tarpaušintuvų sistemas kaip pradinę įrangą, pripažindami, kad tinkama šiluminė valdymo sistema yra būtina siekiant pasiekti reklamuojamą galią, tuo pat metu atitinkant patikimumo ir išmetamųjų dujų normas. Šios gamyklinės sistemos sukurtos taip, kad būtų subalansuota našumas, konstrukciniai apribojimai, kainos veiksniai bei būtinybė patikimai veikti esant ekstremalioms temperatūroms ir įvairioms važiavimo sąlygoms visame pasaulyje. Entuziastams, norintiems savo automobilius patobulinti už gamyklinių specifikacijų ribų, po pardavimo rinka siūlo plačią dvigubos turboaušintuvo tarpaušintuvo modernizacijų asortimentą, skirtą palaikyti didesnę galią ir reikalaujančias intensyvesnės eksploatacijos sąlygas. Patobulintos sistemos dažniausiai turi didesnio tūrio šerdį, efektyvesnius aušinimo plokštumų („fin“) projektavimus ir pagerintas galines talpyklas, kurios sumažina slėgio nuostolius ir tuo pačiu padidina aušinimo pajėgumą. Šis papildomas šiluminis atsargos tūris ypač vertingas, kai elektroninės reguliavimo programos pagalba padidinamas antspaudo slėgis arba montuojami didesni turboaušintuvai, perduodantys didesnį oro kiekį. Daugelio dvigubos turboaušintuvo tarpaušintuvų konstrukcijų modulinė struktūra leidžia atlikti etapinę modernizaciją: savininkai gali pradėti nuo aukštos kokybės šerdies, o vėliau pridėti papildomus aušinimo būdus, pvz., vandens purškimo sistemas arba patobulintą oro kanalizaciją, kad išgautų dar daugiau našumo. Lenktynių taikymui reikalingas maksimalus tarpaušintuvo našumas, todėl lenktynių tikslais sukurtos dvigubos turboaušintuvo tarpaušintuvų sistemos įtraukia tokias savybes kaip lengva konstrukcija (sumažinant transporto priemonės masę), tvirtinimo elementus greitam nuėmimui ir įdiegimui techninės priežiūros metu bei ekstremaliai didelį aušinimo pajėgumą, kuris leidžia ilgai veikti pilnu gasu. Kai kurios lenktynių serijos turi specialias taisykles dėl tarpaušintuvų dydžio ir vietos, o specializuoti gamintojai siūlo atitinkamus sprendimus, kurie maksimaliai padidina našumą laikantis šių apribojimų. Dvigubos turboaušintuvo tarpaušintuvas taip pat puikiai prisitaiko prie įvairių turboaušintuvų konfigūracijų – ar tai būtų lygiagretus turboaušintuvų veikimas, kai kiekvienas maitina atskirą tarpaušintuvo šerdį, sekvininis (nuoseklaus veikimo) išdėstymas, kai vienas turboaušintuvas aktyvuojamas žemesnėmis variklio sūkių reikšmėmis, o antrasis jungiamas aukštesnėmis sūkių reikšmėmis, arba sudėtinė („compound“) schema, kai vienas turboaušintuvas maitina kitą. Ši lankstumas užtikrina, kad nepriklausomai nuo to, kaip suprojektuota priverstinio įsiurbimo sistema, bus galima įdiegti tinkamą tarpaušinimą, kad būtų palaikomos optimalios įsiurbiamo oro temperatūros, apsaugotas variklis ir maksimaliai padidinta galią.