Intercooling del 2.

Motoren

Når en motor har fullført innsugningstakten starter kompresjonstakten. Forholdet for kompresjonen er bestemt av volumet til sylinderen ved stempelets nedre posisjon og volumet i sylinderen ved stempelets øvre posisjon. Dette kalles statisk kompresjon og kan skrives som V1/V2. V1 er sylinderens volum og V2 er restvolum når stempel står på topp.

Dette volumet er konstant og kan derfor omskrives til konstanten: «r» Temperaturen i slutten av kompresjonstakten er proporsjonal med innsugstemperaturen og kompresjonsforholdet.

Fra turbo siden

Turboen på flowkartet (se vedlagte bilder) regnes som maks 78% adiabatisk effektiv. Ser du ca midt i indre øy står en faktor på 0.78.
Det vil si at noe varme blir tilført ladeluften pga friksjon over bladene. Resten av arealet tilføres da endel mer varme, enten motoren har lavt eller veldig høyt turtall, eller ladetrykk.

 

 

 

 

 

Et tenkt scenario for en gatebil som opprinnelig er sugemotor og har fått montert turbo.Bilen kjøres hver dag og skal gå på pumpebensin (98 oktan). Interpolering mellom 2 lab tester av 50 og 100 oktan viser at 98 oktan kan selvantenne  rundt ~640 grader celcius. Hvis vi sier at bilen har et kompresjonsforhold på 11.1, så vil temperaturen på den komprimerte gassen være ca. 474grader Celsius i enden av kompresjons takten dersom temperaturen inn i motor opprinnelig var ca. 20grader. Det monteres en “dårlig” intercooler og man skrur man ned eller opp ladetrykket til slik at deler av området turboen jobber på bare er 50% adiabatisk, turboen faller også ut av kartet og temperaturen etter intercooler blir 50 grader celsius. Da blir blir temperaturen etter komprimering 625 grader celsius. Problemet er  20 grader slingringsmonn før motordrivstoff selvantenner. En ligning som viser varmeoverføringen sier vi er adiabatisk for å gjøre den enkel. I virkeligheten finnes ikke et system som er 100% isolert, men det gjør beregningene mye enklere.

Temperaturen kan man finne ved enkle håndberegninger gitt at systemet anses som adiabatisk, og at man også tar høyde for at restvarmen øker med varme tilført. 

Beregninger

T2 er kompresjons temperatur.
T1 er temperatur inn.
r er kompresjons forholdet og gamma er adiabatkonstanten.
V1/V2 er kompresjonsforhold = r da blir temperaturen etter komprimering:

 

 

 

 

 

 

 

 

Konklusjonen er ganske enkel og åpenbar

Så stor og effektiv(dyr) intercooler det er plass til og du har råd til er løsningen. Ikke spar på dette. 
Effektmessig kan man også se på kjølingen kan man se på som en likevektsligning mellom masse-fløde igjennom ytre del av intercooler, temperaturkonstant for aluminium (alu. intercooler), temperatur endring mellom ute temp og kjerne temp, sammenlignet med masse Fløde inni intercooler, temperatur konstant for luft og endringen av temperatur på luften. Ved å se på denne temperatur endringen med hensyn på tiden, feks. med en datalogger i bremsebenk med følere før og etter intercooleren vil man kunne regne ut intercoolerens effektivitet og beregne kjølekapasitet.

Se intercooler del 1 Race Lab – Intercooleren.