ทำไมเราต้องมีอินเตอร์คูลเลอร์? อะไรคือผลที่ตามมาของอุณหภูมิไอดีที่สูง?

ภารกิจหลักของอินเตอร์คูลเลอร์คือการ "เย็นและลดอุณหภูมิ" ของอากาศที่มีอุณหภูมิสูง-หลังเทอร์โบชาร์จ เนื่องจากอุณหภูมิไอดีที่สูงเกินไปคือ "นักฆ่าอันดับหนึ่ง" ของสมรรถนะ ประสิทธิภาพ และอายุการใช้งานของเครื่องยนต์

หากอากาศเข้าไม่เย็นลงและ-อากาศที่มีอุณหภูมิสูงได้รับอนุญาตให้เข้าไปในกระบอกสูบโดยตรง จะทำให้เกิดผลกระทบร้ายแรงสามประการต่อไปนี้:

การระเบิด ('การบาดเจ็บสาหัสภายใน' ของเครื่องยนต์)
นี่เป็นผลที่อันตรายและส่งผลโดยตรงที่สุด

หลักการ: อากาศอุณหภูมิสูงที่เข้าสู่กระบอกสูบจะทำให้อุณหภูมิของส่วนผสม (อากาศ + เชื้อเพลิง) ภายในกระบอกสูบเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ก่อนที่หัวเทียนจะติดไฟ สารผสมอาจลุกติดไฟได้เอง (จุดติดไฟได้เอง) เนื่องจากอุณหภูมิและความดันสูง ส่งผลให้เกิดการเผาไหม้ที่ผิดปกติ

ผลที่ตามมา: สิ่งนี้จะทำให้เกิดการระเบิดอย่างรุนแรง ทำให้เกิดเสียงกระแทก และทำให้เกิดแรงกดดันอย่างมากต่อส่วนประกอบต่างๆ เช่น ลูกสูบและก้านสูบ ในกรณีที่รุนแรง ลูกสูบอาจทะลุหรือไหม้หัวเทียนได้ภายในไม่กี่วินาที ส่งผลให้เครื่องยนต์เสียโดยตรง

การลดพลังงานอย่างรุนแรง (ปริมาณออกซิเจนจะเจือจาง)
ความตั้งใจดั้งเดิมของเทอร์โบชาร์จเจอร์คือการ "เพิ่มอากาศ" แต่หากอากาศร้อนขึ้น ผลที่ได้ก็จะลดลงอย่างมาก

หลักการ: กำลังของเครื่องยนต์ขึ้นอยู่กับปริมาณเชื้อเพลิงที่ถูกเผาไหม้ และการเผาไหม้เชื้อเพลิงทั้งหมดขึ้นอยู่กับปริมาณออกซิเจนในอากาศ การเคลื่อนที่ของโมเลกุลอากาศร้อนมีความรุนแรง ส่งผลให้ความหนาแน่นลดลง (เหมือนบอลลูนที่ขยายและหดตัว) และจำนวนโมเลกุลออกซิเจนต่อหน่วยปริมาตรก็น้อยกว่าอากาศเย็นมาก

ผลที่ตามมา: อากาศจะร้อนและเบาบาง ซึ่งหมายความว่ามีออกซิเจนไม่เพียงพอ คอมพิวเตอร์เครื่องยนต์ (ECU) จะบังคับให้ชะลอมุมการจุดระเบิดล่วงหน้า และลดปริมาณการฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงเพื่อป้องกันการระเบิด ผลลัพธ์ก็คือแม้ว่ากังหันจะเพิ่มแรงดัน แต่กำลังจริงก็ลดลง แม้จะด้อยกว่าเครื่องยนต์ที่มีปริมาตรกระบอกสูบตามธรรมชาติก็ตาม

การปล่อยมลพิษที่มากเกินไปและอายุการใช้งานของกังหันสั้นลง
การเสื่อมสภาพของการปล่อยก๊าซเรือนกระจก: อากาศที่มีอุณหภูมิสูงทำให้เกิดการเผาไหม้ไม่เพียงพอ ทำให้เกิดไนโตรเจนออกไซด์ (NOx ก๊าซที่เป็นอันตราย) และควันดำมากขึ้น ทำให้ยากต่อการปฏิบัติตามมาตรฐานการทดสอบด้านสิ่งแวดล้อม

ภาระที่เพิ่มขึ้นกับเทอร์โบชาร์จเจอร์: อุณหภูมิไอดีเป็นผลพลอยได้จากอากาศอัดที่เกิดจากเทอร์โบชาร์จเจอร์ หากความร้อนสะสมที่ปลายกังหัน (ด้านไอเสีย) จะเร่งการสึกหรอของแบริ่งกังหันและทำให้อายุการใช้งานของน้ำมันเครื่อง (น้ำมันหล่อลื่น) สั้นลง อุณหภูมิสูงอาจทำให้น้ำมันเครื่องเกิดโค้กได้ (ข้นขึ้น แข็งตัวขึ้น)

อินเตอร์คูลเลอร์แก้ไขอย่างไร?
อินเตอร์คูลเลอร์ถูกติดตั้งระหว่างเทอร์โบชาร์จเจอร์และท่อร่วมไอดีของเครื่องยนต์ หน้าที่ของมันคือทำหน้าที่เป็น 'แผ่นระบายความร้อน':

เมื่ออากาศจากกังหัน (ที่มีอุณหภูมิสูงประมาณ 150 องศา ~200 องศา ) ไหลผ่านท่อภายในอินเตอร์คูลเลอร์ การไหลเวียนของอากาศหรือพัดลมความเร็วสูง-ภายนอกจะช่วยระบายความร้อนออกไปและทำให้อุณหภูมิเย็นลงประมาณ 50 องศา ~60 องศา

หลังจากการทำความเย็น ความหนาแน่นของอากาศจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ปริมาณออกซิเจนจะเพิ่มขึ้น และการเผาไหม้จะสมบูรณ์มากขึ้น ซึ่งไม่เพียงแต่คืนพลังงานเท่านั้น แต่ยังช่วยลดความเสี่ยงของการระเบิดอีกด้วย