CN104832272A - 一种发动机及其中冷器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机及其中冷器，中冷器安装在进气歧管腔体内，包括芯体、安装板、U形挡板、L形侧板组件、进液管和出液管；所述芯体包括相邻布置的冷却液通道和充满待冷却气体的气道，所述冷却液通道的进口通过进液管与介质源连通，其出口通过出液管与回收装置连通。其能够避免中冷器在工作过程中发生漏水问题，以及提高中冷器的冷却性能。

Description

一种发动机及其中冷器

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种发动机的中冷器。本发明还涉及一种包括上述中冷器的发动机。

背景技术

当空气受到压缩时，随着空气的密度增加，它的温度也会上升，从而影响发动机的充气效率，如果想要进一步提高充气效率，就要降低进气温度，有数据表明，在相同的空燃比条件下，增压空气的温度每下降10℃，发动机功率就能提高3％～5％。另外，如果未经冷却的增压空气进入燃烧室，除了会影响发动机的充气效率外，还很容易导致发动机燃烧温度过高，造成爆燃等非正常燃烧，而且还会增加发动机废气中No_x的含量，加重排放污染。因此，需要在进入汽缸燃烧室之前通过散热器对高温空气进行冷却，这个设置在发动机和涡轮增压器之间的散热器，又称作中间冷却器，简称中冷器。

中冷器是发动机增压系统的重要组成部分。中冷器一般安装在增压器与进气歧管之间，用于降低发动机的进气温度，提高发动机充气效率，且可避免发动机爆震。

中冷器按冷却介质的不同，可分为水冷式中冷器和空冷式中冷器。空冷式中冷器利用外部空气来冷却增压后空气，而水冷式中冷器是利用液体来冷却增压后空气的，相比较空冷式中冷器而言，水冷式中冷器因其具有体积小，易于布置等优点而被广泛应用于高性能发动机上。

现有水冷式中冷器，包括进液管、出液管、进气口、出气口，在发动机工作时，经过增压器增压后的高温气体通过中冷器进气口，来自水泵较冷的液体通过中冷器进液管进入到中冷器，经过中冷器每层的液体通道进行循环，由中冷器出液管流出，而进入到中冷器的高温气体通过中冷器进气口进入到中冷器气道，通过液体循环带走过多热量，温度较低的空气通过中冷器出气口流出，然后进入到缸内燃烧。

上述水冷式中冷器，在安装板安装面与第一芯片之间设置了一层顶芯片，尽管U形挡板、L形侧板组件与安装板包围着芯体周边，但是U形挡板和L形侧板组件并未与安装板贴合，中冷器强度不足，发动机运转时，经过涡轮增压器增压后的高温气体通过中冷器进气侧进入中冷器，而来自水泵温度较低的冷却液通过中冷器进水管进入中冷器时，进液口附近的芯片由于受到高温气体与低温冷却液的冷热冲击，使芯片产生热疲劳，容易破裂，导致中冷器漏水，泄露的冷却液会进入缸内，使得发动机损坏。而且上述水冷式中冷器冷仅通过芯片上下相贴合形成冷却液通道，冷却效率低，无法满足中冷器的性能要求。

因此，如何避免中冷器在工作过程中发生漏水问题，以及提高中冷器的冷却性能，就成为本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种发动机的中冷器，可避免中冷器在工作过程中发生漏水现象，以及提高中冷器的冷却性能。本发明的另一目的是提供一种包含上述中冷器的发动机。

为了实现上述目的，本发明提供一种发动机的中冷器，安装在进气歧管腔体内，包括芯体、安装板、U形挡板、L形侧板组件、进液管和出液管；所述芯体包括相邻布置的冷却液通道和充满待冷却气体的气道，所述冷却液通道的进口通过进液管与介质源连通，其出口通过出液管与回收装置连通。

优选地，所述冷却液通道包括第一冷却液通道和第二冷却液通道，所述第一冷却液通道由所述安装板和第一芯片围成，所述安装板的安装面和所述第一芯片的凹面分别形成所述第一冷却液通道的两侧内壁；

所述第二冷却液通道由所述第一芯片和第二芯片围成，所述第一芯片的凹面和所述第二芯片的凹面分别形成所述第二冷却液通道的两侧内壁。

优选地，所述第一芯片具有朝向安装板的第一凸起部和第二凸起部，所述第二芯片具有朝向所述第一芯片的第三凸起部和第四凸起部；

所述第一凸起部、第二凸起部均与所述安装板的安装面相贴合；所述第一凸起部和安装板的安装面将所述第一冷却液通道与外界隔离、并将第一冷却液通道分隔为呈U字型连通的第一进液通道和第一回液通道，；所述第一冷却液通道的进口设置于所述第一进液通道的始端，所述第一冷却液通道的出口设置于所述第一回液通道的末端；

所述第一凸起部与第三凸起部的相对表面相贴合，第二凸起部和第四凸起部的相对表面相贴合；所述第二凸起部和第四凸起部将所述第二冷却液通道与外界隔离，所述第一凸起部和第三凸起部将所述第二冷却液通道分隔为呈U字型连通的第二进液通道和第二回液通道；所述第二冷却液通道的进口设置于所述第二进液通道的始端，其出口设置于所述第二回液通道末端。

优选地，所述第一凸起部设置于所述第一芯片的轴向中部，所述第二凸起部连续地设置于所述第一芯片的周圈；所述第三凸起部设置于所述第二芯片的轴向中部，所述第四凸起部连续地设置于所述第二芯片的周圈。

优选地，所述气道位于所述第一冷却液通道和第二冷却液通道之间，通过波浪形散热带与第一冷却液通道和第二冷却液通道的外壁钎焊连接。

优选地，所述第一冷却液通道为一个；所述第二冷却液通道和所述气道均为多个，且各所述第二冷却液通道与各所述气道相间布置。

优选地，所述第一冷却液通道和第二冷却液通道均与所述气道平行设置，且靠近所述芯体的顶部和底部的通道为冷却液通道。

优选地，所述第一冷却液通道内设置有第一内翅片，所述第一内翅片的高度为1mm；所述第二冷却液通道内设置有第二内翅片，所述第二内翅片的高度为2mm；所述第一内翅片和第二内翅片为呈U形的一体式结构。

优选地，所述进液管和所述出液管开设于所述安装板；所述U形挡板设置于所述芯体的第一侧面，所述U形挡板靠近安装板端有三个第一翻边，所述第一翻边的宽度不小于2mm，所述第一翻边与安装板的安装面钎焊连接；

所述L形侧板组件设置于所述芯体的底端面和第二侧面，所述L形侧板组件包括L形板和L形支架，所述L形板靠近安装板的安装面端有第二翻边，第二翻边的宽度不小于2mm。

本发明还提供一种发动机，包括进气歧管和中冷器，所述中冷器为如上所述的中冷器，所述中冷器安装于所述进气歧管腔体中。

本发明提供一种发动机的中冷器，安装在进气歧管腔体内，包括芯体、安装板、U形挡板、L形侧板组件、进液管和出液管；所述芯体包括相邻布置的冷却液通道和充满待冷却气体的气道，所述冷却液通道的进口通过进液管与介质源连通，其出口通过出液管与回收装置连通。其能够避免中冷器在工作过程中发生漏水问题，以及提高中冷器的冷却性能。

在一种优选的实施方式中，本发明所提供的中冷器，第一冷却液通道内设置有第一内翅片，所述第一内翅片的高度为1mm；所述第二冷却液通道内设置有第二内翅片，所述第二内翅片的高度为2mm；所述第一内翅片和第二内翅片均呈U形的一体式结构。这样，通过在第一冷却液通道和第二冷却液通道中分别设置第一内翅片和第二内翅片，增加了冷却液通道的散热面积，从而提高了中冷器的冷却性能。

在另一种优选的实施方式中，本发明所提供的中冷器，第一冷却液通道取消了第一芯片与安装板安装面之间的底芯片，通过第一芯片的第一凸起部和第二凸起部与安装板安装面直接贴合，这样，既降低了第一冷却液通道的高度，又增大了芯片进口和出口处与安装板安装面的焊接面积，提高了焊接强度，从而保证了中冷器的强度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的中冷器一种具体实施方式的结构示意图；

图2为图1所示中冷器芯体的结构示意图；

图3为图2中A-A剖视图；

图4为图3中C部分放大图；

图5为图3中D部分放大图；

图6为内翅片结构示意图；

图7为芯片结构示意图；

图8为图7中B-B剖视图；

图9为图7中D-D剖视图；

图10为图7中C-C剖视图；

图11为U形挡板的主视图；

图12为图11的俯视图；

图13为L形侧板组件的结构示意图；

图14为L形侧板组件的主视图；

图15为中冷器和进气歧管的装配图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种发动机的中冷器，既避免中冷器在工作过程中发生漏水现象，又可提高中冷器的使用性能。本发明的另一核心是提供一种包含上述中冷器的发动机。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

如图1-15所示，本发明所利用的冷却液优选为水+乙二醇，也可以为其他能够实现冷却功能的液态介质，例如油等。

在一种具体实施方式中，本发明提供一种发动机的中冷器，安装在进气歧管腔体内，包括芯体、安装板、U形挡板、L形侧板组件、进液管和出液管；所述芯体包括相邻布置的冷却液通道和充满待冷却气体的气道，所述冷却液通道的进口通过进液管与介质源连通，其出口通过出液管与回收装置连通。其能够避免中冷器在工作过程中发生漏水问题，以及提高中冷器的冷却性能。

如图3所示，本发明所提供的冷却液通道包括第一冷却液通道81和第二冷却液通道82，所述第一冷却液通道81由安装板2和第一芯片(111)围成，安装板2的安装面和第一芯片111的凹面分别形成第一冷却液通道81的两侧内壁。所述第二冷却液通道82由第一芯片111、和第二芯片112，两芯片的凹面分别形成所述第二冷却液通道82的两侧内壁。

具体地，安装板2和第一芯片111通过钎焊焊接形成第一冷却液通道81，而第一芯片111和第二芯片112通过钎焊焊接形成第二冷却液通道82。所述第一冷却液通道81内设置有第一内翅片121，所述第二冷却液通道82内设置有第二内翅片122，所述第一内翅片121的高度为1mm；所述第二内翅片122的高度为2mm；所述第一内翅片和第二内翅片均呈U形的一体式结构。这样，在第一冷却液通道81和第二冷却液通道82中分别设置第一内翅片121和第二内翅片122，增大了冷却液通道的散热面积，进一步提高了中冷器的散热性能。

如图2所示，为了充分将增压后的高温气体冷却，上述第二冷却液通道82和气道83均可为多个，且各第二冷却液通道82与各所述气道83相间布置，以保证每条气道83均与第二冷却液通道82相邻。显然地，从理论上来讲，也不局限于相间布置的情况，也可以设置两条第二冷却液通道82再设置一条气道83等形式，只要能够保证高效的热交换即可。

进一步地，上述第一冷却液通道81、第二冷却液通道82均与气道83平行设置，且靠近安装板2的上支撑板和L形侧板组件4的管道均为冷却液通道，这样，每条气道83的两侧分别设置有冷却液通道，保证了气道83内高温气体的有效冷却；同时，平行布置也进一步保证了气道83与冷却液通道之间的接触面积。具体地，冷却液通道可以为十一条，气道83可以为十条，显然也可以为其他数值，只要能够兼顾冷却需要和设置位置的空间要求即可。

如图8、图9和图10所示，上述第一芯片111具有朝向所述第二芯片112的第一凸起部91第二凸起部92、芯片第一翻边93、芯片第二翻边94、芯片第三翻边95、水口凸台99。具体地，所述芯片第一翻边93数目为两个，分别在第一芯片111纵向的两端，芯片第二翻边94和芯片第三翻边95分别在第一芯片111横向的两端，翻边主要起着增加芯片刚度和增加芯片焊接面积提高焊接强度的作用；所述第二翻边94与水平面夹角α为89°～90°，芯片第三翻边95与水平面夹角β为89°～90°，这样，可以避免翻边翘曲，导致焊接不良。

水口凸台99包括进口凸台和出口凸台，结构一样，统称为水口凸台99。具体地，水口凸台高度h1为3.4(+0.5/0)mm，水口凸台底部圆角R在保证焊接强度条件下，尽可能的大，R＝1mm～2mm，这样，可以更好地避免热应力集中；芯片第三翻边95高度h2≥1.5mm，可以增大芯片与L形板41内壁的焊接面积，提高焊接强度。

所述第二芯片112具有朝向所述第一芯片111的第三凸起部911和第四凸起部921；所述第一凸起部91、第二凸起部92均和安装板2的安装面相贴合，通过钎焊接在一起；所述第一凸起部92和安装板2的安装面将所述第一冷却液通道81与外界隔离；所述第一凸起部91和安装板2的安装面将第一冷却液通道81分隔为第一进液通道和第一回液通道，第一进液通道与第一回液通道是相连通的，呈U字型；所述第一冷却液通道81的进口设置于所述第一进液通道的始端，所述第一冷却液通道81的出口设置于第一回液通道的末端。

所述第一凸起部91和第三凸起部911的相对表面相贴合，第二凸起部92和第四凸起部921的相对表面相贴合，通过钎焊接在一起；第二凸起部92和第四凸起部921将所述第二冷却液通道82与外界隔离，所述第一凸起部91和第三凸起部911将第二冷却液通道分隔为第二进液通道和第二回液通道，第二进液通道与第二回液通道是相连通的，呈U字型；第二冷却液通道的进口设置于所述第二进液通道的始端，其出口设置于所述第二回液通道的末端。

所述第一凸起部91设置于所述第一芯片111的轴向中部，所述第二凸起部连续地设置于所述第一芯片的周圈；所述第三凸起部911设置于所述第二芯片112的轴向中部，所述第四凸起部921连续地设置于所述第二芯片的周圈。

在上述具体实施方式中，所述进液管5和所述出液管6开设于所述安装板2上，进液管5和出液管6方向可根据冷却系统布置调节；所述U形挡板3设置于所述芯体的第一侧面，U形挡板3靠近安装板2的一端设置有第一翻边，其中，在U形挡板3两个侧面板各设置一个第一翻边，在U形挡板3的中间板上设置一个第一翻边，可以增大U形挡板3与安装板2的焊接面积，提高焊接强度；所述L形侧板组件设置于所述芯体的底端面和第二侧面，L形板41靠近安装板2一端设置一个第二翻边411，可以增大L形板41与安装板2之间的焊接面积，提高焊接强度；这样，通过上述形式的支撑组件形成了对芯体侧壁和顶端面、底端面的覆盖，可以更好地避免芯片热应力集中，保证了中冷器的强度，避免中冷器发生漏水现象。

具体地，上述安装板2为安装在芯体1一侧的铝制冲压板，并与芯体1最上方的第一芯片111钎焊接在一起，形成第一冷却液通道81，安装板2上设置有螺栓过孔，这样，可以将中冷器通过安装板以螺栓连接方式固定在进气歧管上。所述安装板2厚度为3mm～4mm的铝板，在安装板2长方向两侧翻边，且在宽方向两侧各设有三个翻边，其作用在于提高安装板的刚度，避免安装板局部翘曲。

如图11所示，U形挡板3包围在所述芯体1的第一侧面，即图1中的左侧侧面，并与芯体1焊接在一起，U形挡板3由厚度为0.5mm的复合铝板冲压而成。U形挡板3与芯体1、安装板2钎焊接在一起。上述第一翻边包括U形挡板第一翻边33和U形挡板第二翻边34，所述U形挡板第一翻边33数目为2个，U形挡板第二翻边34数目为1个，这样，可以增加U形挡板3与安装板2之间的焊接面积，提高焊接强度。

所述U形挡板第一翻边33和U形挡板第二翻边34的宽度h3≥2mm，U形挡板第一翻边33的长度h5为5mm～8mm，U形挡板第二翻边34的长度h4为30mm～40mm。为了避免应力集中，在翻边两端各开一个小槽。如图所述，U形挡板第一翻边33和U形挡板第二翻边(34)与水平面之间的夹角β为89°～90°避免在焊接时，翻边翘曲，导致焊接不良。

如图13所示，L形侧板组件4包围着所述芯体1的底端面和第二侧面，即图1中的右侧侧面，该L形侧板组件4与芯体1的右侧以及芯体1底端通过钎焊接在一起，作用是固定芯体1，且将中冷器通过L形支架42支撑在进气歧管腔体内，L形支架42的作用在于支撑和缓振。所述L形侧板组件4包括L形板41和L形支架42，其中L形支架42通过钎焊固设在L形板41。上述第二翻边的宽度h6≥2mm，长度为L形板宽度的0.7～0.9，这样，将L形侧板组件4通过第二翻边411与安装板2钎焊接在一起，增大了焊接面积，提高了焊接强度。

上述支撑组件优选为铝材，以便保证轻量性的要求；也可以为其他金属材料，例如各种合金材料等。

需要指出的是，文中所述“第一、第二”等序数词，是为了区分相同名称的不同结构，仅为了描述方便，不表示某种顺序，更不应理解为任何限定。

除了上述中冷器，本发明所提供一种包括上述中冷器的发动机，该发动机的其他各部分结构请参考现有技术，在此不再赘述。

为方便中冷器的布置，所述中冷器安装于所述进气歧管上，显然地，也可以安装在发动机机体内的其他适当位置，例如机体的壳体上等。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种发动机的中冷器，安装在进气歧管(102)腔体内，其特征在于，包括芯体(1)、安装板(2)、U形挡板(3)、L形侧板组件(4)、进液管(5)和出液管(6)；所述芯体(1)包括相邻布置的冷却液通道和充满待冷却气体的气道(83)，所述冷却液通道的进口通过进液管(5)与介质源连通，其出口通过出液管(6)与回收装置连通。

2.根据权利要求1所述的发动机的中冷器，其特征在于，所述冷却液通道包括第一冷却液通道(81)和第二冷却液通道(82)，所述第一冷却液通道(81)由所述安装板(2)和第一芯片(111)围成，所述安装板(2)的安装面和所述第一芯片(111)的凹面分别形成所述第一冷却液通道(81)的两侧内壁；

所述第二冷却液通道(82)由所述第一芯片(111)和第二芯片(112)围成，所述第一芯片的凹面和所述第二芯片的凹面分别形成所述第二冷却液通道(82)的两侧内壁。

3.根据权利要求2所述的发动机的中冷器，其特征在于，所述第一芯片(111)具有朝向安装板(2)的第一凸起部(91)和第二凸起部(92)，所述第二芯片(112)具有朝向所述第一芯片(111)的第三凸起部(911)和第四凸起部(921)；

所述第一凸起部(91)、第二凸起部(92)均与所述安装板(2)的安装面相贴合；所述第一凸起部(92)和安装板(2)的安装面将所述第一冷却液通道(81)与外界隔离、并将第一冷却液通道(81)分隔为呈U字型连通的第一进液通道和第一回液通道，；所述第一冷却液通道(81)的进口设置于所述第一进液通道的始端，所述第一冷却液通道(81)的出口设置于所述第一回液通道的末端；

所述第一凸起部(91)与第三凸起部(911)的相对表面相贴合，第二凸起部(92)和第四凸起部(921)的相对表面相贴合；所述第二凸起部(92)和第四凸起部(921)将所述第二冷却液通道(82)与外界隔离，所述第一凸起部(91)和第三凸起部(911)将所述第二冷却液通道分隔为呈U字型连通的第二进液通道和第二回液通道；所述第二冷却液通道的进口设置于所述第二进液通道的始端，其出口设置于所述第二回液通道末端。

4.根据权利要求3所述的发动机的中冷器，其特征在于，所述第一凸起部(91)设置于所述第一芯片(111)的轴向中部，所述第二凸起部连续地设置于所述第一芯片的周圈；所述第三凸起部(911)设置于所述第二芯片(112)的轴向中部，所述第四凸起部(921)连续地设置于所述第二芯片的周圈。

5.根据权利要求1所述的发动机的中冷器，其特征在于，所述气道(83)位于所述第一冷却液通道(81)和第二冷却液通道(82)之间，通过波浪形散热带与第一冷却液通道(81)和第二冷却液通道(82)的外壁钎焊连接。

6.根据权利要求5所述的发动机的中冷器，其特征在于，所述第一冷却液通道(81)为一个；所述第二冷却液通道(82)和所述气道(83)均为多个，且各所述第二冷却液通道(82)与各所述气道(83)相间布置。

7.根据权利要求6所述的发动机的中冷器，其特征在于，所述第一冷却液通道(81)和第二冷却液通道(82)均与所述气道(83)平行设置，且靠近所述芯体(1)的顶部和底部的通道为冷却液通道。

8.根据权利要求7所述的发动机的中冷器，其特征在于，所述第一冷却液通道(81)内设置有第一内翅片(121)，所述第一内翅片(121)的高度为1mm；所述第二冷却液通道(82)内设置有第二内翅片(122)，所述第二内翅片(122)的高度为2mm；所述第一内翅片(121)和第二内翅片(122)为呈U形的一体式结构。

9.根据权利要求8所述的发动机的中冷器，其特征在于，所述进液管(5)和所述出液管(6)开设于所述安装板(2)；所述U形挡板(3)设置于所述芯体(1)的第一侧面，所述U形挡板靠近安装板(2)端有三个第一翻边，所述第一翻边的宽度不小于2mm，所述第一翻边与安装板(2)的安装面钎焊连接；

所述L形侧板组件(4)设置于所述芯体(1)的底端面和第二侧面，所述L形侧板组件(4)包括L形板(41)和L形支架(42)，所述L形板靠近安装板(2)的安装面端有第二翻边(411)，第二翻边的宽度不小于2mm。

10.一种发动机，包括进气歧管(102)和中冷器(101)，其特征在于，所述中冷器为如权利要求1至9任一项所述的中冷器，所述中冷器(101)安装于所述进气歧管(102)腔体中。