CN105587399A - 横流式中冷器及该车辆发动机冷却系统 - Google Patents

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air chamber
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张博峰
张小康
肖寿高
张文博
何文军
杨忱
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Shaanxi Heavy Duty Automobile Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种横流式中冷器及该车辆发动机冷却系统，可解决目前的中冷器不能很好的分布气流而导致的散热效率和可靠性降低的问题，中冷器包括中冷器进气气室、主片、侧板、散热管，本发明的主要特点是进、出气口对角布置，其主要结构特征是中冷器进气口与中冷器出气口分别位于中冷器的左上方和右下方，气口对角布置，中冷器进出气室相通，并优选采用一个气室，进、出气口优选为扩口过渡。本发明能有效提高中冷器的散热效率和气室的通用性。

Description

横流式中冷器及该车辆发动机冷却系统
技术领域
本发明属于汽车冷却系统技术领域，特别涉及一种横流式中冷器。
背景技术
车用柴油机普遍采用增压中冷技术，不仅可以有效提高动力性、降低比质量，而且对于降低发动机的排放水平也是很有利的。目前国内载货车发动机已越来越多地采用增压中冷机型，中冷器作为增压中冷系统的一个重要部件，对整机性能影响很大。受车用发动机的工作条件及安装位置的限制，中冷器一般都采用气——气冷却方式，置于汽车散热器前后.普遍采用管带式结构。一个好的中冷器不仅要求结构紧凑，传热性能好.而且要求进气阻力或压降小，而无论是中冷器的传热性能还是压力损失大小都与其内部空气流动情况密切相关。
事实上，中冷器内部气流的流动均匀性对其性能有很大的影响，而目前管带式中冷器普遍存在流动分配不均匀问题。工作流体在流道之间的不均匀分配使换热器换热面积不能得到充分利用，大大降低了换热器的换热性能。中冷器气室是对中冷器的气流进行分配的装置，如果中冷器气室设计不合理，容易导致高温压缩空气集中在局部区域，使局部区域温度高而且流量大，其他区域温度低而且流量小，难以充分发挥中冷器的散热能力；内流场的不均匀会造成内温度场的不均匀，存在较大的温度梯度，从而影响中冷器的使用寿命。
发明内容
针对目前的中冷器不能很好的分布气流而导致的散热效率和可靠性降低的问题，本发明提供一种横流式中冷器及该车辆发动机冷却系统，其为进出气口对角布置的中冷器，能有效提高中冷器的散热效率和气室的通用性。
本发明与现有技术的对比：
如图1所示，中冷器包括中冷器进气气室、主片、侧板、散热管、中冷器出气气室。
如图2所示为目前广泛使用的中冷器形式，这种中冷器普遍采用左右气口对称的布置方式，对于这种形式的中冷器，进行了大量的模拟计算工作。研究表明，这种形式的中冷器内部的气流均匀性不好。当热空气气流由进气管进入气室时，过流断面突然扩大，由于流体的惯性，不能依照管道的形状突然扩展到整个截面上，而是存在一个逐渐扩张的过程，从而在进气室内部产生大量的涡旋回流，形成低压的漩涡区。所以，进气口正对着的散热管压力较大、进入的气体流量也相应最多，从中间往边缘漩涡区压力较小，气流量较少。所以中心管束速度较大，向周边逐渐减小。主要原因：进气气流进入左侧的中冷器气室后，流体直接冲刷到正对着进口管的中心部分，部分流体进入散热管进行换热：另一部分流体则被气室内部结构以及散热管阻挡，流体的动能转化为压力能形成高压区，流体向周围的低压区扩散。因此在周边低压区，它们没有经历入口断面的直接冲涮，从而进入散热管的流体流量相比起中间管会小很多，出现了散热管内气流分布不均的现象。散热管自上而下的速度分布不均匀，从而导致中冷器的散热效率降低以及局部温度过高。
图1所示为一种中冷器气口对角布置的中冷器，本发明的主要特点是进、出气口对角布置，其主要结构特征是在中冷器进气口与中冷器出气口分别位于中冷器的左上方和右下方，气口对角布置，中冷器进出气室采用一个气室。根据目前的模拟结果显示，当热气体从中冷器进入到中冷器进气气室时，流体则被气室内部结构以及散热管阻挡，流体的动能转化为压力能形成高压区，流体向周围的低压区扩散。由于中冷器的出口在右下方，所以上部散热管出口的背压增加，下部散热管出口离中冷器出口较近，所以背压较小，从而导致上部的散热管的流速相对降低，下部的散热管流速相对增加，中间区域流速基本稳定，实现了散热管内气流的均匀分布。这样的设计使得气流通过任何一个散热管的流程基本相同，散热管进出口形成的压差不变，散热管尺寸外形相同，从而导致每个散热管内的质量流量不变。这样的设计可以最大程度的提高中冷器的气流分布均匀性，提高中冷器的整体散热效率，有效提高中冷器的热疲劳强度。
本发明的技术方案：
一种横流式中冷器，进气口与出气口为对角布置。
进一步地，中冷器进气口水平位置高于与中冷器出气口的水平位置。
进一步地，中冷器进、出气口分别位于中冷器的左上方和右下方。
进一步地，中冷器进出气室采用一个气室。
进一步地，中冷器的气室入口到气室的主体部分采用扩口过渡方式，入口孔径随着进入气室而逐渐变大。
进一步地，中冷器的气室主体部分到气室的出口采用扩口过渡方式，出口孔径随着离开气室而逐渐变小。
进一步地，中冷器包括中冷器进气气室、主片、侧板、散热管、中冷器出气气室，主片与散热管之间钎焊连接，主片与气室之间直接焊接，中冷器进气气室位于左侧，进气口位于中冷器左上方；中冷器出气气室位于右侧，出气口位于中冷器右下方，中冷器进气气室与中冷器出气气室相通。
进一步地，中冷器进出气室采用一个气室。
进一步地，中冷器的气室入口到气室的主体部分采用扩口过渡方式，入口孔径随着进入气室而逐渐变大；中冷器的气室主体部分到气室的出口采用扩口过渡方式，出口孔径随着离开气室而逐渐变小。
一种车辆发动机冷却系统，采用上述横流式中冷器。
本设计发明在设计时充分考虑了制造、装配的可行性，未改变原有中冷器的外形尺寸和安装尺寸。
附图说明
图1本发明采用横流式中冷器主视图；
图2现有技术横流式中冷器的主视图；
图3图1的俯视图(标明中冷器气体流向图)；
图4本发明横流式中冷器左视图；
图5本发明横流式中冷器立体示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本设计发明作进一步详细的说明。
如图1所示，横流式中冷器包括进气气室1、主片2、侧板3、散热管4、出气气室5。主片与散热管之间钎焊连接，主片与气室之间直接焊接。中冷器进气气室位于左侧，进气口位于中冷器左上方；中冷器出气气室位于右侧，出气口位于中冷器右下方。中冷器进气气室与中冷器出气气室完全相同，可以提高气室的通用性。
如图4所示，中冷器的气室入口到气室的主体部分采用扩口过渡方式，这种方式，可以让进入气室的气流依照管道的形状逐渐扩展到整个气室截面上，提高中冷器进气气室的气流分配性能，提高中冷器的气流均匀性。
横流式中冷器，进气口与出气口为对角布置。中冷器进、出气口分别位于中冷器的左上方和右下方。中冷器进出气室采用一个气室。中冷器的气室入口到气室的主体部分采用扩口过渡方式，入口孔径随着进入气室而逐渐变大。中冷器的气室主体部分到气室的出口采用扩口过渡方式，出口孔径随着离开气室而逐渐变小。
一种车辆发动机冷却系统，采用上述横流式中冷器。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换而不脱离方案的精神，其均应涵盖在本案请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种横流式中冷器，其特征在于，进气口与出气口为对角布置。
2.根据权利要求1所述的横流式中冷器，其特征在于，中冷器进气口水平位置高于与中冷器出气口的水平位置。
3.根据权利要求2所述的横流式中冷器，其特征在于，中冷器进、出气口分别位于中冷器的左上方和右下方。
4.根据权利要求1至3所述的任一种横流式中冷器，其特征在于，中冷器进出气室采用一个气室。
5.根据权利要求1至4所述的任一种横流式中冷器，其特征在于，中冷器的气室入口到气室的主体部分采用扩口过渡方式，入口孔径随着进入气室而逐渐变大。
6.根据权利要求1至5所述的任一种横流式中冷器，其特征在于，中冷器的气室主体部分到气室的出口采用扩口过渡方式，出口孔径随着离开气室而逐渐变小。
7.根据权利要求3所述的一种横流式中冷器，其特征在于，中冷器包括中冷器进气气室、主片、侧板、散热管、中冷器出气气室，主片与散热管之间钎焊连接，主片与气室之间直接焊接，中冷器进气气室位于左侧，进气口位于中冷器左上方；中冷器出气气室位于右侧，出气口位于中冷器右下方，中冷器进气气室与中冷器出气气室相通。
8.根据权利要求7所述的横流式中冷器，其特征在于，中冷器进出气室采用一个气室。
9.根据权利要求8所述的任一种横流式中冷器，其特征在于，中冷器的气室入口到气室的主体部分采用扩口过渡方式，入口孔径随着进入气室而逐渐变大；中冷器的气室主体部分到气室的出口采用扩口过渡方式，出口孔径随着离开气室而逐渐变小。
10.一种车辆发动机冷却系统，其特征在于，采用上述权利要求1至9所述的任一种横流式中冷器。
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