การนำท่ออินเตอร์คูลเลอร์มาใช้ในเทอร์โบชาร์จเจอร์? | PASSIONHOSE

การแนะนำเทอร์โบชาร์จเจอร์

ระบบดูดอากาศและระบายความร้อนของเครื่องยนต์รถยนต์ที่มีเทอร์โบชาร์จเจอร์โดยทั่วไปประกอบด้วยตัวกรองอากาศ เทอร์โบชาร์จเจอร์ อินเตอร์คูลเลอร์ ท่อเชื่อมต่อ และส่วนประกอบอื่นๆ

ท่อส่งอากาศต้องเชื่อมต่อด้วยท่อยางและท่อเหล็ก หรือท่อยางและท่อเป่าลม หรือท่อเป่าลมแบบลูกคลื่นโดยตรง ด้วยความยืดหยุ่นและการลดแรงสั่นสะเทือนที่ดีของท่อยางหรือท่อเป่าลมแบบลูกคลื่น ทำให้การจัดวางและการประกอบท่อทำได้ง่ายขึ้น และช่วยปรับปรุงความสามารถในการลดแรงสั่นสะเทือนของระบบท่อส่งอากาศได้อย่างมาก

หลังจากอากาศบริสุทธิ์ถูกกรองผ่านตัวกรองอากาศและถูกอัดแรงดันโดยเทอร์โบชาร์จเจอร์แล้ว ก๊าซตัวกลางจะเพิ่มอุณหภูมิขึ้นอย่างมากเนื่องจากการอัด และโดยทั่วไปอุณหภูมิจะอยู่ที่ระหว่าง 150°C ถึง 200°C อย่างไรก็ตาม สำหรับเครื่องยนต์ที่มีอัตราส่วนแรงดันสูง อุณหภูมิของก๊าซอาจสูงเกิน 200°C หรืออาจสูงถึง 275°C หรือมากกว่านั้น

ก๊าซตัวกลางจะถูกทำให้เย็นลงโดยอินเตอร์คูลเลอร์จนต่ำกว่า 60 องศาเซลเซียส ซึ่งจะเพิ่มความหนาแน่นของอากาศบริสุทธิ์ ทำให้เครื่องยนต์สามารถดูดอากาศได้มากขึ้น และฉีดเชื้อเพลิงได้มากขึ้น ส่งเสริมการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น ลดการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงและการปล่อยมลพิษ และเพิ่มกำลังของเครื่องยนต์

แนวคิดการออกแบบท่ออินเตอร์คูลเลอร์และการเลือกวัสดุ

1. ท่อดูดอากาศของอินเตอร์คูลเลอร์ใช้งานที่อุณหภูมิสูงถึง 150 ℃ ~ 275 ℃ วัสดุที่ใช้ต้องมีคุณสมบัติทนต่ออุณหภูมิสูงและต่ำได้ดีเยี่ยม ทนต่อน้ำมัน และทนต่อสภาพอากาศได้ดี ในบรรดายางชนิดต่างๆ ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายนั้น ยางที่นิยมใช้กันทั่วไป ได้แก่ ยางธรรมชาติ ยางสไตรีน-บิวทาไดอีน ยางไนไตรล์ ยาง EPDM ยางคลอโรบิวทิล ยางซิลิโคน ยางอะคริเลต ยางฟลูออโรซิลิโคน และยางฟลูออรีน

2. ยาง EPDM และยางบิวทิลคลอรีนเหมาะสำหรับการใช้งานระยะยาวที่อุณหภูมิ 120 ℃ และใช้งานระยะสั้นที่อุณหภูมิ 150 ℃ ภายใต้เงื่อนไขข้อกำหนดด้านเทคโนโลยีการเสื่อมสภาพจากความร้อนของผลิตภัณฑ์ ซึ่งเห็นได้ชัดว่าไม่เหมาะสำหรับท่อดูดอากาศของอินเตอร์คูลเลอร์ ส่วนยางซิลิโคน ยางอะคริเลต ยางฟลูออโรซิลิโคน และยางฟลูออรีน มีความทนทานต่ออุณหภูมิสูงถึง 150 ℃ ขึ้นไป จึงสามารถใช้เป็นท่อดูดอากาศของอินเตอร์คูลเลอร์ได้

3. ในบรรดาวัสดุต่างๆ เช่น ยางซิลิโคน ยางอะคริเลต ยางฟลูออโรซิลิโคน ยางฟลูออรีน และวัสดุอื่นๆ ที่มีคุณสมบัติทนต่ออุณหภูมิสูงได้ดีเยี่ยม วัสดุเดียวที่ไม่ทนต่อน้ำมันได้ดีคือยางซิลิโคน แต่ยางซิลิโคนมีราคาถูกที่สุดในบรรดาวัสดุทั้งสี่ชนิดนี้ โดยยางอะคริเลต ยางฟลูออโรซิลิโคน และยางฟลูออรีนมีราคาสูงกว่าซิลิโคนประมาณ 2 เท่า 17 เท่า และ 6 เท่า ตามลำดับ ดังนั้นในระบบแยกน้ำมันและก๊าซแบบปิดในท่อดูดอากาศของอินเตอร์คูลเลอร์ หากเลือกใช้ยางฟลูออโรซิลิโคนหรือยางฟลูออรีน จะไม่มีข้อได้เปรียบด้านต้นทุน แต่ยางอะคริเลตทนต่ออุณหภูมิสูงได้เพียงประมาณ 175 ℃ จึงอาจใช้ได้กับปริมาตรไอเสียของเครื่องยนต์ที่มีขนาดเล็กกว่า

4. การปรับปรุงวัสดุพอลิเมอร์และการออกแบบเชิงโครงสร้างที่แตกต่างกันนั้นเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมาก เช่น การใช้ซิลิโคนที่มีอุณหภูมิสูงและราคาไม่แพง รวมถึงยางฟลูออโรซิลิโคนที่มีคุณสมบัติทนต่อน้ำมันได้ดีเยี่ยม มาผสมกับยางฟลูออรีนเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติ กล่าวคือ ท่อด้านในบุด้วยชั้นยางที่ทนต่อน้ำมัน ส่วนอื่นๆ ใช้ซิลิโคนที่มีโครงสร้าง "ฟลูออรีนอยู่ด้านนอกซิลิโคน" เพื่อตอบสนองความต้องการของเครื่องยนต์ ในขณะเดียวกันก็ช่วยลดต้นทุนได้ด้วย

พอลิเมอร์ฟลูออโรซิลิโคน (FVMQ หรือ FPM/VMQ หรือเรซินฟลูออรีนผสมกับซิลิโคน ฯลฯ) ไม่เพียงแต่มีประสิทธิภาพในการทนต่ออุณหภูมิสูงและต่ำที่ดีเยี่ยมและประสิทธิภาพโดยรวมของยางซิลิโคน (VMQ) เท่านั้น แต่ยังทนต่อน้ำมันได้ดีกว่ายางอะคริเลต (AEM) อีกด้วย จึงช่วยแก้ปัญหาการทนต่อน้ำมันที่ไม่ดีของท่อซิลิโคนแบบดั้งเดิม และการทนต่ออุณหภูมิสูงและต่ำที่ไม่ดีของท่อ AEM และ ACM อีกทั้งยังตอบโจทย์โครงสร้างใหม่ของผลิตภัณฑ์พอลิเมอร์ที่มีสภาวะการใช้งานที่รุนแรงมากขึ้นสำหรับท่อเชื่อมต่ออากาศเข้าและออกของอินเตอร์คูลเลอร์ในรถยนต์