المبرد البيني عبارة عن مبادل حراري، يُستخدم غالبًا في المحركات ذات الشحن التوربيني، حيث يقوم بتبريد الهواء المضغوط قبل دخوله إلى المحرك. ومن خلال تبريد الهواء، تعمل المبردات الداخلية على زيادة كثافته، مما يسمح بعملية احتراق أكثر كفاءة ويعزز في النهاية قوة المحرك وأدائه.
فيما يلي شرح أكثر تفصيلاً: الوظيفة: تعمل المبردات الداخلية على تقليل درجة حرارة الهواء المضغوط الناتج عن الشاحن التوربيني أو الشاحن الفائق. كيف يعمل: عندما يتم ضغط الهواء، فإنه يسخن. تؤدي هذه الزيادة في درجة الحرارة إلى تقليل كثافة الهواء، مما يعني إمكانية دخول كمية أقل من الهواء إلى المحرك. يقوم المبرد الداخلي بإزالة هذه الحرارة، مما يزيد من كثافة الهواء ويسمح بدخول المزيد من الأكسجين إلى المحرك من أجل الاحتراق. الفوائد: زيادة الطاقة: المزيد من الهواء يعني إمكانية حرق المزيد من الوقود، مما يؤدي إلى زيادة قوة المحرك. تحسين كفاءة استهلاك الوقود: يؤدي الاحتراق الفعال إلى تحسين الاقتصاد في استهلاك الوقود. تقليل طرق المحرك: يقلل الهواء البارد من خطر طرق المحرك (الانفجار المبكر). الأنواع: يمكن أن تكون المبردات الداخلية هواء إلى هواء (التبريد بالهواء المحيط) أو هواء إلى ماء (التبريد باستخدام مبرد سائل). الموقع: توجد عادةً المبردات الداخلية بين الشاحن التوربيني ومشعب سحب المحرك.
يعمل التبريد البيني على تحسين كفاءة دورة برايتون عن طريق خفض درجة حرارة الهواء المضغوط قبل أن يدخل في مراحل الضغط اللاحقة. وهذا يقلل من مدخلات العمل المطلوبة للضغط نظرًا لأن الهواء البارد يتمتع بكثافة أعلى ويسمح بتدفق المزيد من الكتلة عبر النظام.
وفي الوقت نفسه، يتم أيضًا تداول سائل التبريد من خلال المبرد البيني. يتم استخدام المبرد السائل لنقل الحرارة الزائدة بعيدًا عن المبرد البيني إلى المبرد الخارجي، الذي يرسل المبرد البارد "الجديد" مرة أخرى إلى المبرد البيني للمساعدة في مزيد من التبريد.
توفر المبردات الداخلية، الموجودة في المحركات التوربينية أو فائقة الشحن، التبريد الذي تشتد الحاجة إليه والذي يعمل على تحسين أداء وكفاءة المحرك. قبل أن نصف كيفية عملها، سنوضح أولاً سبب حاجتك إلى واحدة.
ومن أجل التبسيط سنلتزم بالمحركات التي تستخدم الشواحن التوربينية مع محركات الاحتراق الداخلي لهذا الشرح. ينتج محرك الشاحن التوربيني الكثير من الحرارة أثناء ضغط الهواء المحيط، مما يسمح له بضغط المزيد من الهواء داخل المحرك.
المزيد من الهواء يعني أنه يمكنك حرق المزيد من الوقود والحصول على المزيد من الطاقة (زيادة كفاءة استهلاك الوقود وتقليل النفايات). قد يبدو ذلك بسيطًا بما فيه الكفاية، لكن الهواء المضغوط يصبح ساخنًا جدًا، مما يجعله يفقد كثافته وبالتالي يحمل كمية أقل من الأكسجين.
الأكسجين أمر حيوي لاحتراق خليط الوقود والهواء. يحتاج الهواء المضغوط إلى التبريد لزيادة الكثافة والأكسجين، وهنا يأتي دور المبرد الداخلي.
تعد المبردات الداخلية من الهواء إلى الهواء هي التطبيق الأكثر شيوعًا للمركبات اليومية نظرًا لبساطتها. لوصف هذا النظام: يدخل الهواء ذو درجة الحرارة المحيطة إلى مدخل الشاحن التوربيني. يتم تحويل هذا الهواء إلى هواء مضغوط ساخن. يتم نقل الهواء المضغوط الساخن إلى المبرد البيني، حيث يتم تبريده قبل إرساله إلى المحرك. ويحمل الهواء الخارجي، الذي يمر فوق الجزء الخارجي من المبرد البيني، الحرارة الزائدة. ويعتمد هذا النظام عادةً على تدفق الهواء المحيط وقنوات هواء إضافية من مقدمة السيارة للتدفق عبر المبرد البيني وتبريد الهواء المضغوط إلى الأسفل، تمامًا مثل المبرد.
يعتبر المبرد البيني هواء-ماء أكثر تعقيدًا بكثير، لكنه أصبح يتمتع بشعبية متزايدة في السيارات بسبب كفاءته العالية. تعمل العملية على النحو التالي: يدخل هواء درجة الحرارة المحيطة إلى مدخل الشاحن التوربيني. يقوم الشاحن التوربيني بضغط هذا الهواء وتسخينه. يتم إرسال الهواء الساخن إلى المبرد البيني، الذي يبرد الهواء قبل إرساله إلى المحرك. وفي الوقت نفسه، يتم تدوير سائل التبريد أيضًا عبر المبرد البيني. ويستخدم المبرد السائل لنقل الحرارة الزائدة بعيدًا عن المبرد البيني إلى المبرد الخارجي، الذي يرسل المبرد البارد "الجديد" مرة أخرى إلى المبرد البيني للمساعدة في مزيد من التبريد. نظرًا لوجود دائرتين تحملان الهواء أو سائل التبريد، فإن هذا يتطلب عادةً المزيد من المكونات والتجهيزات، مثل الخراطيم. لذلك، يمكن أن تكون المبردات الداخلية من الهواء إلى الماء باهظة الثمن بعض الشيء ولكنها لا تزال فعالة للغاية، خاصة في التطبيقات التي قد تكون فيها سرعة السيارة أبطأ.
تتضمن إحدى المشاكل المحتملة خطر امتصاص الحرارة، حيث تتراكم الحرارة المتبقية بالقرب من المحرك ولا توجد قدرة تبريد كافية لخفض درجة الحرارة.
يمكن حل هذه المشكلة عمومًا عن طريق زيادة تدفق سائل التبريد حتى يتمكن من تبديد الحرارة بشكل أسرع.
