บทบาทหลักของอินเตอร์คูลเลอร์

อินเตอร์คูลเลอร์ (หรือที่รู้จักในชื่อเครื่องทำความเย็นด้วยอากาศ) เพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้ของเครื่องยนต์ที่ติดตั้งช่องดูดอากาศเข้า (เทอร์โบชาร์จเจอร์หรือซูเปอร์ชาร์จเจอร์) ซึ่งจะเป็นการเพิ่มกำลังของเครื่องยนต์ สมรรถนะ และประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง

เทอร์โบชาร์จเจอร์จะบีบอัดอากาศที่เผาไหม้ไอดี เพิ่มพลังงานภายในแต่ยังเพิ่มอุณหภูมิด้วย อากาศร้อนมีความหนาแน่นน้อยกว่าอากาศเย็น ซึ่งทำให้การเผาไหม้มีประสิทธิภาพน้อยลง

อย่างไรก็ตาม ด้วยการติดตั้งอินเตอร์คูลเลอร์ระหว่างเทอร์โบชาร์จเจอร์และเครื่องยนต์ อากาศอัดที่ทางเข้าจะถูกระบายความร้อนก่อนที่จะถึงเครื่องยนต์ จึงคืนความหนาแน่นและนำประสิทธิภาพการเผาไหม้ที่เหมาะสมที่สุด

อินเตอร์คูลเลอร์ในฐานะตัวแลกเปลี่ยนความร้อนสามารถระบายความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการอัดแก๊สของเทอร์โบชาร์จเจอร์ได้ ช่วยให้ขั้นตอนการถ่ายเทความร้อนบรรลุผลสำเร็จโดยการถ่ายเทความร้อนไปยังตัวกลางทำความเย็นอื่น ซึ่งมักจะเป็นอากาศหรือน้ำ

อินเตอร์คูลเลอร์ระบายความร้อนด้วยอากาศ (หรือที่เรียกว่า blast type)

ในอุตสาหกรรมยานยนต์ ความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับเครื่องยนต์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นพร้อมการปล่อยมลพิษที่ลดลง ทำให้ผู้ผลิตหลายรายพัฒนาเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จที่มีความจุน้อยลง เพื่อให้ได้การผสมผสานที่ลงตัวระหว่างสมรรถนะของเครื่องยนต์และประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง

ในการติดตั้งในรถยนต์ส่วนใหญ่ อินเตอร์คูลเลอร์แบบระบายความร้อนด้วยอากาศสามารถให้ความเย็นที่เพียงพอและทำงานเหมือนกับหม้อน้ำรถยนต์ เมื่อรถเคลื่อนที่ไปข้างหน้า อากาศโดยรอบที่เย็นกว่าจะถูกดึงเข้าไปในอินเตอร์คูลเลอร์ จากนั้นผ่านแผงระบายความร้อน เพื่อถ่ายเทความร้อนจากอากาศเทอร์โบชาร์จไปยังอากาศโดยรอบที่เย็นกว่า

อินเตอร์คูลเลอร์ระบายความร้อนด้วยน้ำ

ในสภาพแวดล้อมที่ไม่สามารถใช้การระบายความร้อนด้วยอากาศ อินเตอร์คูลเลอร์ที่ระบายความร้อนด้วยน้ำถือเป็นโซลูชั่นที่มีประสิทธิภาพมาก อินเตอร์คูลเลอร์ระบายความร้อนด้วยน้ำโดยทั่วไปจะใช้การออกแบบตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบ "เปลือกและท่อ" โดยที่น้ำหล่อเย็นจะไหลผ่าน "แกนท่อ" ที่อยู่ตรงกลางยูนิต ในขณะที่อากาศที่มีประจุร้อนจะไหลออกนอกชุดท่อ โดยจะถ่ายเทความร้อนในขณะที่ไหลผ่าน "เปลือก" ภายในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน หลังจากระบายความร้อนแล้ว อากาศจะถูกระบายออกจากเครื่องทำความเย็นย่อยและป้อนผ่านท่อไปยังห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์

บทบาทและหลักการทำงานของอินเตอร์คูลเลอร์รถยนต์:

บทบาทของอินเตอร์คูลเลอร์ในรถยนต์สะท้อนให้เห็นเป็นส่วนใหญ่ในห้าด้านต่อไปนี้:

1 ลดอุณหภูมิไอดีของเครื่องยนต์ การลดอุณหภูมิไอดีสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการเติมลมของเครื่องยนต์ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงสมรรถนะกำลังของเครื่องยนต์

2 ลดการใช้เชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ ด้วยการปรับปรุงประสิทธิภาพการเติมลมของเครื่องยนต์ เชื้อเพลิงและอากาศแต่ละหยดจะก่อให้เกิดส่วนผสมที่ติดไฟได้ดี เพื่อให้สามารถเผาไหม้เชื้อเพลิงได้เต็มที่

3 บทบาทของอากาศเย็น อินเตอร์คูลเลอร์สามารถระบายความร้อนด้วยอากาศอุณหภูมิสูงก่อนเข้าสู่เครื่องยนต์ เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหา เช่น การระเบิดและเปลวไฟที่เกิดจากอากาศอุณหภูมิสูงเข้าสู่เครื่องยนต์โดยตรง

4 ปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมการทำงานที่สูง ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพการสูบลม เครื่องยนต์สามารถรักษากำลังขับที่เสถียรที่ระดับความสูงสูงได้

5. ปรับปรุงประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนอากาศของเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จ

เพื่อลดอุณหภูมิอากาศเข้า บทบาทของอินเตอร์คูลเลอร์ส่วนใหญ่จะสะท้อนให้เห็นในด้านต่อไปนี้:

1. ลดผลกระทบการนำของก๊าซไอเสียต่ออุณหภูมิอากาศเข้า อุณหภูมิไอเสียที่สูงจะทำให้อุณหภูมิอากาศเข้าเพิ่มขึ้น ส่งผลต่อประสิทธิภาพการเติมลมของเครื่องยนต์

2 หลีกเลี่ยงอากาศที่มีประจุที่ไม่เย็นเข้าไปในห้องเผาไหม้ซึ่งส่งผลให้เกิดการระเบิดและมลพิษของก๊าซเสีย

การเพิ่มอินเตอร์คูลเลอร์สามารถแก้ไขผลกระทบจากความร้อนของอากาศหลังจากการอัดบรรจุอากาศมากเกินไป

นอกจากนี้ อินเตอร์คูลเลอร์ยังสามารถลดการสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ ปรับปรุงการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่สูง และปรับปรุงการจับคู่และการปรับตัวของซูเปอร์ชาร์จเจอร์

อินเตอร์คูลเลอร์ในรถยนต์คือหม้อน้ำแก๊สที่พันรอบท่อ อากาศไหลภายในอินเตอร์คูลเลอร์ซึ่งดูดซับความร้อนและทำให้อากาศเย็นลง

อินเตอร์คูลเลอร์ในรถยนต์เป็นหม้อน้ำแก๊ส ภายในอินเตอร์คูลเลอร์ล้อมรอบด้วยท่อ ก๊าซถูกเป่าเข้าจากปลายด้านหนึ่ง ก๊าซถูกเป่าในการไหลของท่อภายในในอินเตอร์คูลเลอร์ ในกระบวนการไหลความร้อนของก๊าซจะถูกดูดซับโดย อินเตอร์คูลเลอร์คือก๊าซที่ระบายความร้อนจะไหลออกมาจากอีกด้านหนึ่ง หลายๆ คนคิดว่านี่คือการระบายความร้อนให้กับเทอร์โบชาร์จเจอร์ จริงๆ แล้วไม่ใช่ครับ อินเตอร์คูลเลอร์คือการระบายความร้อนด้วยแรงดันอากาศ อินเตอร์คูลเลอร์มีสองประเภทหลักสำหรับเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จ ประเภทแรกเป็นแบบระบายความร้อนด้วยอากาศ และอีกประเภทเป็นแบบระบายความร้อนด้วยน้ำ

ทำไมต้องทำให้อากาศเย็นลง?

เนื่องจากอุณหภูมิของซุปเปอร์ชาร์จเจอร์นั้นสูงมาก ประกอบกับอุณหภูมิของอากาศหลังการอัดจะเพิ่มขึ้นอีก ดังนั้นอุณหภูมิของอากาศหลังจากเทอร์โบชาร์จเจอร์สามารถทะลุ 100 องศาเซลเซียสได้อย่างง่ายดาย หลังจากที่อุณหภูมิของอากาศสูงขึ้น ความหนาแน่นจะลดลง และปริมาณออกซิเจนจะลดลงตามไปด้วยตามธรรมชาติ เพื่อให้ออกซิเจนในกระบอกสูบน้อยลง ซึ่งจะส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และอุณหภูมิไอดีสูงเกินไปและทำให้เกิดการน็อคได้ง่าย ดังนั้นเครื่องยนต์ซุปเปอร์ชาร์จจึงต้องทำให้อากาศที่มีแรงดันเย็นลง

อินเตอร์คูลเลอร์ระบายความร้อนด้วยอากาศตั้งอยู่ด้านหน้า พูดง่ายๆ ก็คือเป็นหม้อน้ำธรรมดา และการไหลของอากาศที่ไหลผ่านด้านหน้าระหว่างการขับขี่จะส่งผลกระทบต่อเครื่องทำความเย็นด้วยอากาศเพื่อให้เกิดการกระจายความร้อนของอากาศเข้า เนื่องจากอุณหภูมิของอากาศต่ำและการไหลของอากาศมีมากในระหว่างการขับขี่ ผลการกระจายความร้อนของอินเตอร์คูลเลอร์ระบายความร้อนด้วยอากาศจึงดีมาก นอกจากนี้โครงสร้างยังค่อนข้างง่ายและต้นทุนก็ต่ำกว่า

อย่างไรก็ตาม ท่อส่งอากาศของอินเตอร์คูลเลอร์ระบายความร้อนด้วยอากาศยาวเกินไป และอากาศจำเป็นต้องไปจากซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ผ่านท่อไปด้านหน้า จากนั้นผ่านท่อไปยังคันเร่งหลังจากระบายความร้อน ซึ่งจะทำให้กังหันฮิสทีเรียรุนแรงขึ้น ยิ่งไปกว่านั้น ยิ่งการกระจัดน้อยลงและความเร็วต่ำลง ผลกระทบก็จะยิ่งชัดเจนขึ้น ดังนั้นในช่วงแรกๆ เมื่อผู้คนไม่ไวต่อฮิสเทรีซิสของกังหันมากเกินไป รถยนต์หลายคันจึงใช้อินเตอร์คูลเลอร์ระบายความร้อนด้วยอากาศ นอกจากนี้อินเตอร์คูลเลอร์ระบายความร้อนด้วยอากาศที่ความเร็วต่ำเนื่องจากมีการไหลเวียนของอากาศไม่เพียงพอผลการกระจายความร้อนจะลดลง

อินเตอร์คูลเลอร์ระบายความร้อนด้วยน้ำจะถูกระบายความร้อนด้วยสารหล่อเย็นเครื่องยนต์ และความยาวของท่ออาจสั้นลงได้ ซึ่งสามารถลดฮิสเทรีซิสของกังหันได้ และการไหลเวียนของน้ำหล่อเย็นมีความเสถียร ไม่ต้องกังวลกับผลการทำความเย็นที่ความเร็วต่ำ

อย่างไรก็ตาม อินเตอร์คูลเลอร์ระบายความร้อนด้วยน้ำมีราคาสูงกว่า และเนื่องจากอุณหภูมิของสารหล่อเย็นไม่ต่ำเมื่อรถร้อนร้อน ผลการระบายความร้อนโดยรวมจึงไม่ดีเท่ากับแบบระบายความร้อนด้วยอากาศ

อินเตอร์คูลเลอร์ใช้ในการระบายความร้อนของซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ออกจากอากาศที่มีแรงดัน อากาศหลังจากซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ ความดันเพิ่มขึ้น อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ผ่านการระบายความร้อนของอินเตอร์คูลเลอร์สามารถลดอุณหภูมิของอากาศแรงดัน เพื่อปรับปรุงความหนาแน่นของอากาศ ปรับปรุง ประสิทธิภาพการพองตัวเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการปรับปรุงกำลังเครื่องยนต์ดีเซลและลดการปล่อยมลพิษ

อินเตอร์คูลเลอร์เป็นส่วนหนึ่งของระบบแรงดัน เมื่ออากาศถูกอัดในสัดส่วนที่สูงจะทำให้เกิดความร้อนสูงซึ่งจะช่วยลดความหนาแน่นของการขยายตัวของอากาศและในขณะเดียวกันก็จะทำให้อุณหภูมิของเครื่องยนต์เสียหายด้วย เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพเชิงปริมาตรที่สูงขึ้น อากาศที่มีอุณหภูมิสูงจะต้องถูกทำให้เย็นลงก่อนที่จะฉีดเข้าไปในกระบอกสูบ

ซึ่งต้องมีการติดตั้งหม้อน้ำ ซึ่งมีหลักการคล้ายกับหม้อน้ำของถังเก็บน้ำ โดยอากาศที่มีอุณหภูมิสูงและความดันสูงจะกระจายออกเป็นท่อขนาดเล็กจำนวนมาก และมีอากาศอุณหภูมิห้องไหลด้วยความเร็วสูงภายนอกท่อ ดังนั้น เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของการทำความเย็น เนื่องจากหม้อน้ำนี้ตั้งอยู่ระหว่างเครื่องยนต์และเทอร์โบชาร์จเจอร์ จึงถูกเรียกว่าเครื่องทำความเย็นส่วนกลาง หรือที่เรียกว่าอินเตอร์คูลเลอร์

เกี่ยวกับบทบาทของอินเตอร์คูลเลอร์ในรถยนต์:

1. ปรับปรุงสมรรถนะกำลังของเครื่องยนต์ อุณหภูมิไอดีที่ต่ำลงทำให้ประสิทธิภาพการสูบลมของเครื่องยนต์เพิ่มขึ้น จึงสามารถปรับปรุงสมรรถนะของกำลังของเครื่องยนต์ได้

2 ลดการใช้เชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ ประสิทธิภาพการสูบลมของเครื่องยนต์ได้รับการปรับปรุงเพื่อให้เชื้อเพลิงทุกหยดสามารถก่อตัวเป็นส่วนผสมที่ติดไฟได้ดีกับอากาศ และเชื้อเพลิงทุกหยดจะถูกเผาไหม้จนหมด

3 ลดโอกาสเกิดการยุบตัวของเครื่องยนต์ อากาศและเชื้อเพลิงที่มีอุณหภูมิสูงและความดันสูงจะก่อให้เกิดก๊าซผสมที่ติดไฟได้ซึ่งมีอุณหภูมิสูงและความดันสูง ซึ่งทำให้ไฟลุกไหม้ได้ง่ายในกระบอกสูบของเครื่องยนต์ การลดอุณหภูมิไอดีสามารถยับยั้งการเสื่อมสภาพของเครื่องยนต์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ การหน่วงไฟอาจทำให้เครื่องยนต์สั่นผิดปกติและทำให้อุปกรณ์เสริมของเครื่องยนต์เสียหายได้

4 ปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมการทำงานที่สูงได้ดีขึ้น ปริมาณออกซิเจนในระดับความสูงต่ำ ปรับปรุงประสิทธิภาพการพองตัวเพื่อให้กำลังของเครื่องยนต์สามารถส่งออกได้อย่างยั่งยืน

หน้าที่ของอินเตอร์คูลเลอร์คือการลดอุณหภูมิไอดีของเครื่องยนต์ โดยทั่วไปทำจากวัสดุโลหะผสมอลูมิเนียม ตามสื่อทำความเย็นที่แตกต่างกัน อินเตอร์คูลเลอร์ทั่วไปสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: ระบายความร้อนด้วยอากาศและระบายความร้อนด้วยน้ำ

(1) แบบระบายความร้อนด้วยอากาศจะใช้อากาศภายนอกเพื่อระบายความร้อนของอากาศที่ไหลผ่านอินเตอร์คูลเลอร์ ข้อดีคือระบบระบายความร้อนทั้งหมดมีส่วนประกอบน้อยกว่า และโครงสร้างค่อนข้างเรียบง่ายกว่าอินเตอร์คูลเลอร์ระบายความร้อนด้วยน้ำ ข้อเสียคือประสิทธิภาพการทำความเย็นต่ำกว่าอินเตอร์คูลเลอร์ระบายความร้อนด้วยน้ำ ซึ่งโดยทั่วไปต้องใช้ท่อเชื่อมต่อที่ยาวกว่าและมีความต้านทานการผ่านของอากาศมากกว่า อินเตอร์คูลเลอร์ระบายความร้อนด้วยอากาศถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีโครงสร้างที่เรียบง่ายและต้นทุนการผลิตต่ำ เครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จส่วนใหญ่ใช้อินเตอร์คูลเลอร์ระบายความร้อนด้วยอากาศ เช่น เครื่องยนต์ของรถออฟโรด Huatraca TCI และรถยนต์ FAW-Volkswagen Bora 1.8T

(2) การระบายความร้อนด้วยน้ำใช้น้ำหล่อเย็นหมุนเวียนเพื่อระบายความร้อนของอากาศผ่านอินเตอร์คูลเลอร์ ข้อดีคือประสิทธิภาพการทำความเย็นสูงกว่าและตำแหน่งการติดตั้งมีความยืดหยุ่นมากกว่าไม่จำเป็นต้องใช้ท่อต่อยาวทำให้ท่อไอดีทั้งหมดเรียบขึ้น ข้อเสียคือต้องใช้ระบบน้ำหมุนเวียนที่ค่อนข้างเป็นอิสระจากระบบระบายความร้อนของเครื่องยนต์ ดังนั้นทั้งระบบจึงมีส่วนประกอบมากกว่า ต้นทุนการผลิตสูงขึ้น และมีโครงสร้างที่ซับซ้อน การใช้งานอินเตอร์คูลเลอร์ระบายความร้อนด้วยน้ำค่อนข้างหายาก โดยทั่วไปใช้ในรถยนต์ที่มีเครื่องยนต์อยู่ตรงกลางหรือด้านหลัง และในเครื่องยนต์ที่มีความจุขนาดใหญ่ เช่น รถยนต์ Mercedes-Benz S400 CDI และรถยนต์ Audi A8 TDI ที่ติดตั้งเครื่องยนต์ที่ใช้น้ำ -อินเตอร์คูลเลอร์ระบายความร้อน