عملکرد افترکولینگ در موتورها

دمای هوایی که از طریق توربوشارژرها فشرده می شود پس از فشرده شدن بالا رفته و اگر با همین دما وارد موتور گردد باعث فرسایش موتور، کاهش عملکرد و افزایش تولید آلاینده های زیست محیطی خواهد شد. لذا از سیستم های خنک کننده جهت حذف حرارت اضافی از هوای ورودی به موتور استفاده می گردد.

کاهش دمای هوای ورودی به موتور نقش اساسی در کاهش تولید آلاینده NOx بازی می کند و از طرفی باعث افزایش توان خروجی و افزایش راندمان موتور می گردد. کاهش دمای هوای ورودی به موتور باعث افزایش چگالی هوا شده و در نهایت باعث انتقال مقدار بیشتری مولکول اکسیژن به موتور جهت احتراق خواهد شد.

همانطور که در شکل فوق مشخص است هوا ابتدا به وسیله توربوشارژر فشرده شده و دمای آن نیز همزمان بالا می رود، سپس به وسیله سیستم اینترکولر خنک شده و همزمان با خنک شدن چگالی آن نیز افزایش می یابد.

با افزایش چگالی هوا مقدار اکسیژن در واحد حجم نیز افزایش یافته و به موجب آن احتراق سوخت کامل صورت می گیرد.

همچنین نکته قابل توجه دیگر این است که افزایش دمای هوای ورودی به موتور منجر به افزایش دمای خروجی نیز می گردد، و مقدار این افزایش دما بسیار شدید تر از مقدار افزایش دمای هوای ورودی می تواند باشد.  به صورت معمول به ازای هر درجه سانتی گراد افزایش دمای هوای ورودی به موتور، ۳ درجه سانتی گراد دمای هوای خروجی افزایش خواهد یافت. البته این نسبت به فاکتورهای بسیاری از جمله نرخ مصرف سوخت، نسبت هوای اضافی ورودی، چگالی هوا، نسبت تراکم و دیگر فاکتورها بستگی دارد.

دمای هوای خروجی نباید از حدود ۷۰۰ درجه سانتی گراد فراتر رود زیرا باعث صدمه به پیستون و شیرها خواهد شد، همچنین باعث سرخ شدن و ذوب شدن لبه ی خارجی پره های قسمت توربین توربوشارژر شده و به آن آسیب می رساند.

در شکل زیر حرارت و فشار بیش از حد باعث ترک هایی در تاج پیستون گردیده است.

آلودگی NOx:

با افزایش دمای هوای ورودی به موتور، دمای احتراق نیز بالاتر رفته و باعث تولید NOx خواهد گردید. به طور معمول نیتروژن که حدود ۷۷ درصد از هوای احتراق را تشکیل می دهد رفتاری بی اثر در فرآیند احتراق از خود نشان می دهد اما با افزایش دما به بیش از حدود ۱۳۷۰ درجه سانتی گراد و به دلیل فشار بالای سیلندر، نیتروژن می تواند با اکسیژن واکنش داده و تولید NOx نماید.