สำหรับแฟนรถหลายๆ คน อินเตอร์คูลเลอร์ภายในแผงป้องกันด้านหน้าเป็นชิ้นส่วนดัดแปลงในฝันและเป็นสัญลักษณ์ด้านประสิทธิภาพที่ขาดไม่ได้ เช่นเดียวกับเสียงของวาล์วระบายแรงดัน อย่างไรก็ตาม อินเตอร์คูลเลอร์ทุกชนิดที่มีลักษณะเหมือนกันนั้นมีความรู้อะไรบ้าง? คุณต้องใส่ใจอะไรบ้างหากคุณต้องการอัพเกรดหรือติดตั้ง? คำถามเหล่านี้แต่ละข้อจะได้รับคำตอบในหน่วยนี้
วัตถุประสงค์ในการติดตั้งอินเตอร์คูลเลอร์คือเพื่อลดอุณหภูมิไอดีเป็นหลัก บางคนอาจถามว่า: ทำไมต้องลดอุณหภูมิไอดี? สิ่งนี้นำเราไปสู่หลักการของเทอร์โบชาร์จเจอร์ หลักการทำงานของเทอร์โบชาร์จเจอร์คือเพียงใช้ก๊าซไอเสียของเครื่องยนต์ไปกระแทกใบไอเสีย จากนั้นจึงขับใบไอดีไปอีกด้านหนึ่งเพื่อบังคับอากาศอัดและส่งไปยังห้องเผาไหม้ เนื่องจากอุณหภูมิของก๊าซไอเสียมักจะสูงถึง 8 หรือ 9 ไป่ตู้ ตัวกังหันจึงอยู่ในสถานะที่มีอุณหภูมิสูงมาก ดังนั้นอุณหภูมิของอากาศที่ไหลผ่านปลายกังหันไอดีจะเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ อากาศอัดยังก่อให้เกิดความร้อนอีกด้วย (เนื่องจากโมเลกุลของอากาศอัดมีขนาดเล็กลง จะบีบและเสียดสีกันเพื่อผลิตพลังงานความร้อน) หากก๊าซอุณหภูมิสูงเข้าไปในกระบอกสูบโดยไม่ระบายความร้อน จะทำให้อุณหภูมิการเผาไหม้ของเครื่องยนต์สูงเกินไปได้ง่าย และจากนั้นจะทำให้เกิดการระเบิดของน้ำมันเบนซินก่อนการเผาไหม้ ทำให้อุณหภูมิของเครื่องยนต์สูงขึ้นไปอีก ในเวลาเดียวกัน ปริมาตรของอากาศอัดจะลดปริมาณออกซิเจนลงอย่างมากเนื่องจากการขยายตัวทางความร้อน ซึ่งจะลดประโยชน์ของแรงดัน และโดยธรรมชาติแล้วจะไม่สามารถสร้างพลังงานส่งออกได้ นอกจากนี้อุณหภูมิสูงยังเป็นตัวฆ่าเครื่องยนต์ที่มองไม่เห็นอีกด้วย หากเราไม่พยายามลดอุณหภูมิในการทำงาน เมื่ออากาศร้อน หรือในกรณีที่ขับรถเป็นเวลานานก็เพิ่มความน่าจะเป็นได้ง่าย เครื่องยนต์ขัดข้องจึงจำเป็นต้องติดตั้งอินเตอร์คูลเลอร์เพื่อลดอุณหภูมิไอดี หลังจากทราบหน้าที่ของอินเตอร์คูลเลอร์แล้ว เราจะมาพูดถึงโครงสร้างและหลักการกระจายความร้อนกัน
อินเตอร์คูลเลอร์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยสองส่วน ส่วนแรกเรียกว่า Tube หน้าที่คือจัดให้มีช่องทางเพื่อรองรับอากาศอัดให้ไหลผ่าน ดังนั้น Tube จะต้องเป็นพื้นที่ปิดเพื่อไม่ให้แรงดันลมรั่วไหล และรูปทรงของ Tube ก็แบ่งส่วนด้วย ในรูปกรวยทรงสี่เหลี่ยม วงรี และทรงยาว ความแตกต่างอยู่ที่ตัวเลือกระหว่างความต้านทานลมและประสิทธิภาพการทำความเย็น ส่วนที่สองเรียกว่า Fin หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าครีบ ซึ่งมักจะอยู่ระหว่างชั้นบนและชั้นล่างของ Tube และเกาะติดกันอย่างใกล้ชิดกับ Tube หน้าที่คือกระจายความร้อน เพราะเมื่ออากาศร้อนอัดไหลผ่าน Tube ความร้อนจะถูกส่งไปยังครีบผ่านผนังด้านนอกของ Tube ในเวลานี้หากอากาศที่มีอุณหภูมิภายนอกต่ำไหลผ่านครีบ ก็สามารถนำความร้อนออกไปและทำให้อุณหภูมิอากาศขาเข้าเย็นลงได้ ผ่านสองส่วนข้างต้นยังคงทับซ้อนกันจนกระทั่งโครงสร้าง 10 ~ 20 ชั้นเรียกว่าแกนส่วนนี้เรียกว่าตัวถังหลักอินเตอร์คูลเลอร์ นอกจากนี้ เพื่อให้ก๊าซอัดจากกังหันมีพื้นที่บัฟเฟอร์และความดันก่อนเข้าสู่แกนกลาง และเพื่อปรับปรุงอัตราการไหลของอากาศหลังจากออกจากแกน มักจะติดตั้งส่วนชื่อถังไว้ทั้งสองด้านของแกน มีลักษณะเหมือนกรวยและมีทางเข้าและทางออกแบบวงกลมเพื่อความสะดวกในการเชื่อมต่อท่อซิลิโคน อินเตอร์คูลเลอร์ประกอบด้วยสี่ส่วนข้างต้น ส่วนหลักการกระจายความร้อนของอินเตอร์คูลเลอร์ดังที่กล่าวไปแล้วคือต้องใช้ท่อตามขวางหลายๆ ท่อเพื่อแยกอากาศอัด จากนั้นจึงส่งลมเย็นด้านนอกตรงจากด้านหน้า แล้วผ่านครีบกระจายความร้อนที่ต่อกับท่อ วัตถุประสงค์ในการระบายความร้อนของอากาศอัดสามารถทำได้เพื่อให้อุณหภูมิไอดีเข้าใกล้อุณหภูมิภายนอกมากขึ้น เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายความร้อนของอินเตอร์คูลเลอร์ จุดประสงค์นี้สามารถทำได้โดยการเพิ่มพื้นที่และความหนาของท่อ เพื่อเพิ่มจำนวน ความยาว และครีบกระจายความร้อน แต่มันง่ายขนาดนั้นเลยเหรอ? ในความเป็นจริงไม่ได้เป็นเช่นนั้น เพราะยิ่งพื้นที่อินเตอร์คูลเลอร์ยาวและใหญ่ขึ้นเท่าใด ปัญหาการสูญเสียแรงดันไอดีก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และนี่เป็นหนึ่งในปัญหาหลักที่กล่าวถึงในหน่วยนี้ เหตุใดการสูญเสียแรงดันจึงเกิดขึ้น
อินเตอร์คูลเลอร์ที่เน้นสมรรถนะนอกจากจะมีความสามารถในการกระจายความร้อนได้ดีแล้วยังต้องคำนึงถึงการลดการสูญเสียแรงดันด้วย อย่างไรก็ตาม การลดการสูญเสียแรงดันและการปรับปรุงประสิทธิภาพการทำความเย็นนั้นตรงกันข้ามกับเทคนิคอย่างสิ้นเชิง ตัวอย่างเช่น หากอินเตอร์คูลเลอร์ที่มีปริมาตรเท่ากันได้รับการออกแบบทั้งหมดจากมุมมองของการกระจายความร้อน ท่อด้านในจะต้องได้รับการปรับปรุงให้ละเอียดขึ้น และควรเพิ่มจำนวนครีบ สิ่งนี้จะเพิ่มความต้านทานอากาศ อย่างไรก็ตามหากเราเริ่มที่จะรักษาระดับความดันไว้และต้องเพิ่มความหนาของท่อและลดครีบลงประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนก็ไม่ดีดังนั้นการปรับเปลี่ยนอินเตอร์คูลเลอร์จึงไม่ง่ายอย่างที่คิด ดังนั้นวิธีการส่วนใหญ่ในการรักษาสมดุลระหว่างประสิทธิภาพการทำความเย็นและการบำรุงรักษาแรงดันจะเริ่มต้นจากท่อและครีบ
ครีบของอินเตอร์คูลเลอร์ทั่วไปมักเป็นแถบตรงโดยไม่มีช่องเปิดใดๆ และตราบใดที่ความกว้างของอินเตอร์คูลเลอร์ยังคงอยู่ ครีบก็จะยาวตามไปด้วย อย่างไรก็ตาม เนื่องจากครีบมีบทบาทหลักในการกระจายความร้อนในอินเตอร์คูลเลอร์ทั้งหมด ตราบใดที่พื้นที่สัมผัสกับอากาศเย็นเพิ่มขึ้น พลังการแลกเปลี่ยนความร้อนก็จะดีขึ้น ดังนั้นครีบของอินเตอร์คูลเลอร์หลายรุ่นมีการออกแบบหลายรูปแบบ โดยที่ครีบแบบหยักหรือที่เรียกกันทั่วไปว่าแบบบานเกล็ดของครีบจึงได้รับความนิยมมากที่สุด อย่างไรก็ตามในแง่ของประสิทธิภาพการกระจายความร้อนครีบที่ทับซ้อนกันจะดีที่สุดแต่ความต้านทานลมก็ชัดเจนที่สุดเช่นกันดังนั้นจึงเป็นเรื่องธรรมดาในรถแข่ง D1 ของญี่ปุ่นเนื่องจากความเร็วของรถแข่งเหล่านี้ไม่เร็วแต่ จำเป็นต้องกระจายความร้อนได้ดีเพื่อปกป้องเครื่องยนต์ว่ายด้วยความเร็วสูง ใส่อินเตอร์คูลเลอร์กลับเข้าไปใหม่
