1. แหล่งที่มาของการสร้างความร้อนและความสำคัญของการกระจายความร้อน
เนื่องจากเป็นอุปกรณ์ที่มีภาระงานสูงและมีการทำงานเป็นระยะๆ ที่สูบลมไฟฟ้ารถยนต์ (CEV) สร้างความร้อนอย่างมีนัยสำคัญระหว่างการทำงานเนื่องจากส่วนประกอบหลัก แหล่งความร้อนหลัก ได้แก่ :
ความร้อนของมอเตอร์: เมื่อกระแสไหลผ่านขดลวดมอเตอร์ ความร้อนของจูลจะถูกสร้างขึ้นเนื่องจากความต้านทาน นี่คือแหล่งความร้อนหลัก
แรงเสียดทานของลูกสูบ: การเคลื่อนที่แบบลูกสูบด้วยความเร็วสูงระหว่างลูกสูบกับผนังกระบอกสูบภายในกระบอกสูบทำให้เกิดความร้อนจากแรงเสียดทาน
ความร้อนจากการอัดแก๊ส: ตามหลักการของอุณหพลศาสตร์ อุณหภูมิของก๊าซจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อถูกบีบอัด อากาศร้อนอัดจะทำให้กระบอกสูบและท่ออากาศร้อนขึ้น
การกระจายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรับประกันประสิทธิภาพที่มั่นคงและยืดอายุการใช้งานของ CEV การสะสมความร้อนอาจทำให้ประสิทธิภาพของมอเตอร์ลดลง การเสื่อมสภาพของฉนวนคอยล์ และแม้กระทั่งทำให้เกิดการปิดเครื่องเนื่องจากความร้อนสูงเกินไป ซึ่งส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อประสบการณ์ผู้ใช้และความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์
2. เทคโนโลยีการกระจายความร้อนหลัก
เทคโนโลยีการกระจายความร้อนสำหรับปั๊มลม CEV มุ่งเน้นไปที่การถ่ายเทความร้อนจากส่วนประกอบภายในสู่สภาพแวดล้อมภายนอกอย่างมีประสิทธิภาพเป็นหลัก
1. การเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้าง
กระบอกสูบและฝาสูบโลหะ: กระบอกสูบและฝาสูบถูกสร้างขึ้นจากวัสดุโลหะที่นำความร้อนได้สูง เช่น โลหะผสมอลูมิเนียมหรือโลหะผสมทองแดง โลหะมีค่าการนำความร้อนสูงกว่าพลาสติกวิศวกรรมมาก ทำให้สามารถกระจายความร้อนที่เกิดจากลูกสูบและแรงอัดได้อย่างรวดเร็ว
การออกแบบแผ่นระบายความร้อน: ครีบถูกรวมเข้ากับพื้นผิวด้านนอกของกระบอกสูบหรือบริเวณที่สร้างความร้อนที่สำคัญของตัวเครื่องยนต์ ครีบเหล่านี้ปรับปรุงประสิทธิภาพการพาความร้อนได้อย่างมากโดยการเพิ่มพื้นที่สัมผัสกับอากาศภายนอก จำนวน ความสูง และระยะห่างของครีบได้รับการออกแบบอย่างระมัดระวังเพื่อให้เกิดการกระจายความร้อนที่เหมาะสมที่สุด
การออกแบบกระบอกสูบคู่/หลายสูบ: เมื่อเปรียบเทียบกับปั๊มสูบเดียว ปั๊มสูบคู่จะกระจายการใช้พลังงานทั้งหมดไปยังกระบอกสูบสองกระบอก ซึ่งช่วยลดภาระความร้อนทันทีบนกระบอกสูบเดียว นอกจากนี้ ช่องว่างระหว่างกระบอกสูบทั้งสองยังเอื้อต่อการไหลเวียนของอากาศและกระจายแหล่งความร้อน
2. ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศแบบแอคทีฟ
พัดลมระบายความร้อนในตัว: ปั๊มลมไฟฟ้าระดับกลางถึงสูงสำหรับรถยนต์ส่วนใหญ่มีพัดลมความเร็วสูงหนึ่งตัวขึ้นไป โดยทั่วไปแล้ว พัดลมเหล่านี้จะถูกวางไว้ใกล้กับมอเตอร์หรือกระบอกสูบ โดยถูกบังคับให้ดึงอากาศเย็นจากภายนอก เป่าไปเหนือส่วนประกอบที่สร้างความร้อน และจากนั้นก็ระบายอากาศร้อนออกไป นี่เป็นวิธีการทำความเย็นที่ตรงและมีประสิทธิภาพที่สุด
การออกแบบท่ออากาศและการไหลเวียนของอากาศ: ท่ออากาศเฉพาะถูกสร้างขึ้นในตัวเรือนปั๊ม วิศวกรใช้การจำลอง CFD (Computational Fluid Dynamics) เพื่อปรับเส้นทางการไหลของอากาศของพัดลมให้เหมาะสม เพื่อให้มั่นใจถึงการไหลที่แม่นยำผ่านขดลวดมอเตอร์ แบริ่ง และผนังกระบอกสูบ หลีกเลี่ยงโซนที่สูญเสียความร้อน
3. การจัดการและการป้องกันความร้อนอัจฉริยะ
นอกเหนือจากการกระจายความร้อนทางกายภาพเพียงอย่างเดียว ปั๊มลมไฟฟ้าสมัยใหม่สำหรับรถยนต์ยังต้องอาศัยเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์อัจฉริยะในการจัดการระบายความร้อนอีกด้วย
เทอร์มิสเตอร์/เซ็นเซอร์อุณหภูมิ: เทอร์มิสเตอร์ PTC/NTC หรือเซ็นเซอร์อุณหภูมิดิจิทัลได้รับการติดตั้งในตำแหน่งสำคัญบนขดลวดมอเตอร์, PCBA หรือกระบอกสูบ เซ็นเซอร์เหล่านี้จะตรวจสอบอุณหภูมิภายในของปั๊มลมแบบเรียลไทม์
การป้องกันความร้อนสูงเกินไป: เมื่ออุณหภูมิภายในถึงเกณฑ์ที่ตั้งไว้ (เช่น 105°C หรือ 120°C) ชิปควบคุมอัจฉริยะ (MCU) จะตัดกระแสไฟที่ส่งไปยังมอเตอร์ทันที เพื่อกระตุ้นให้เกิดการปิดเครื่องอัตโนมัติ สิ่งนี้จะช่วยป้องกันความเสียหายจากความร้อนสูงเกินไป และรับประกันความปลอดภัยของผู้ใช้และความทนทานของผลิตภัณฑ์
การปรับความกว้างพัลส์ PWM: ในปั๊มลมมอเตอร์ไร้แปรงถ่านประสิทธิภาพสูงบางรุ่น ตัวควบคุมจะปรับรอบการทำงาน PWM ของมอเตอร์แบบไดนามิกตามความคิดเห็นของเซ็นเซอร์อุณหภูมิ ในขณะที่ยังคงรักษาประสิทธิภาพการสูบลมพื้นฐานไว้ จะช่วยลดกำลังมอเตอร์ได้อย่างเหมาะสม จึงช่วยลดการสะสมความร้อนอย่างรวดเร็วและยืดเวลาการทำงานอย่างต่อเนื่อง
IV. การเพิ่มประสิทธิภาพวัสดุและอินเทอร์เฟซ
วัสดุฉนวนทนความร้อนสูง: การใช้ลวดเคลือบที่ทนต่ออุณหภูมิสูงและวัสดุฉนวนของคลาส H หรือคลาส F (ความต้านทานอุณหภูมิสูงสุดที่ 180°C หรือ 155°C) ช่วยให้มั่นใจได้ว่ามอเตอร์จะไม่ประสบกับความเสียหายของฉนวนหรือการลัดวงจรในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง จึงช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของปั๊มลม
วัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อน (TIM): อาจใช้จาระบีระบายความร้อนหรือแผ่นระบายความร้อนระหว่างส่วนประกอบบางอย่าง (เช่น ส่วนเชื่อมต่อระหว่างทรานซิสเตอร์กำลังและตัวระบายความร้อนบน PCBA) เพื่อลดความต้านทานความร้อนจากการสัมผัส และรับประกันการถ่ายเทความร้อนที่มีประสิทธิภาพไปยังโครงสร้างการกระจายความร้อน
ตัวเรือนโพลีเมอร์: แม้ว่าตัวเรือนจะทำจากพลาสติกวิศวกรรม แต่ก็เลือกวัสดุคอมโพสิต PA หรือ PC/ABS ที่หน่วงการติดไฟสูงที่มี Tg สูง (อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว) เพื่อให้แน่ใจว่าตัวเรือนจะไม่เสียรูปหรืออ่อนตัวลงภายใต้การทำงานที่อุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน
