tl; dr
- Untuk memerangi ledakan (di mesin SI)
- Untuk meningkatkan daya / efisiensi
Detail
Ada beberapa faktor penting yang berperan di sini.
Detonasi mesin merupakan masalah nyata bagi mesin SI
Mesin pengapian percikan lebih cenderung mengalami pengapian prematur (alias ketukan atau peledakan) dengan udara yang lebih panas. Faktanya, perhitungan dalam contoh di bawah ini dapat menunjukkan bahwa ini adalah alasan utama mengapa intercooling adalah Ide yang Baik.
Udara panas naik, udara dingin tenggelam
Dalam ilmu fisika, udara panas tidak sepadat udara dingin. Ini berarti bahwa volume yang ditempati oleh 1 kg udara panas lebih besar daripada volume yang ditempati oleh 1 kg udara dingin.
Mesin pembakaran internal adalah perangkat volumetrik
Apa artinya ini adalah bahwa setiap kali mesin berputar dan menyelesaikan siklus, volume udara yang dimasukkan ke dalam ruang bakar tetap.
Kekuasaan tergantung pada massa, bukan volume
Daya yang dikembangkan oleh mesin sebanding dengan massa udara yang masuk ke ruang bakar dan bukan volumenya. Lebih banyak molekul udara = lebih banyak ledakan.
Alasan mengapa turbocharger (atau perangkat induksi paksa lainnya) digunakan adalah untuk meningkatkan daya dan / atau efisiensi mesin IC. Pada tingkat ruang pembakaran, ini dicapai dengan meningkatkan jumlah molekul udara yang ada selama pembakaran.
Turbocharger mencapai ini dengan menekan udara yang masuk. Produk sampingan yang tidak diinginkan dari proses kompresi ini adalah bahwa udara keluar panas dan kurang padat.
Jika udara panas ini dimasukkan ke ruang pembakaran apa adanya, kemungkinan ledakan mesin lebih besar.
Dengan mendinginkan udara melalui intercooler, operasi mesin menjadi lebih aman karena ketukan engine berkurang.
Sebagai bonus tambahan, udara menjadi sedikit lebih padat, memungkinkan lebih banyak molekul udara hadir selama pembakaran.
Contoh Bonus
Ini adalah salah satu pertanyaan di mana angka dapat berbicara lebih keras daripada kata-kata :
Forum menunjukkan bahwa saham Mitsubishi Evo X mampu menghasilkan 22 psi boost di RPM mid-range.
Di permukaan laut, kondisi pintu masuk turbo adalah sebagai berikut:
Air pressure @ turbo inlet = 14.7 psi
Assumed inlet air temperature = 25 °C
=> air density @ turbo inlet = 1.184 kg/m^3
Dengan asumsi efisiensi turbocharger 85%, perhitungan teknik 1 akan menghasilkan suhu buangan mendekati 92 ° C:
Air pressure @ turbo outlet = 14.7 + 22
= 36.7 psi
Air density @ 36.7 psi, 92 °C = 2.41 kg/m^3
Kalau bukan karena kita peduli dengan detonasi, nilai kerapatan outlet terlihat lebih enak - lebih dari dua kali lipat dari inlet.
Tapi lihat apa yang terjadi ketika kita menjalankan udara panas ini melalui intercooler.
Mari kita asumsikan penurunan tekanan 1 psi, dan bahwa udara didinginkan hingga 70 ° C:
Air density @ 35.7 psi, 70 °C = 2.50 kg/m^3
Terlepas dari kenyataan bahwa kita kehilangan dorongan berharga melalui intercooler, efek pendinginan akhirnya meningkatkan kepadatan lebih dari 3%, jadi sekarang udaranya lebih padat, dan, yang lebih penting, lebih aman dari sudut ketukan engine / peledakan mesin.
1 - Saya telah mengerjakan perhitungan yang benar-benar luar biasa untuk ini, yang margin ini terlalu sempit untuk dikandung