CN109236457B - V型多缸发动机的中冷器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种V型多缸发动机的中冷器，其包括：壳体内的支撑板、多个冷却液流道、多个散热片及由多个散热片间隙之间形成的空气流道；进气端盖设置在壳体的上端面，进气端盖与空气流道连通；出气端盖设置在壳体的下端面，出气端盖与空气流道连通；进水端盖设置在壳体的前端面，进水端盖与多个冷却液流道连通，进水端盖包括进水口、下层端盖、上层端盖及出水口，冷却液经进水管从进水口进入下层端盖，经多个冷却液流道均匀分流后进入上层端盖，最后从出水口流入回水管；后端盖设置在壳体的后端面；两个外侧端盖分别设置在壳体的左右端面。本发明的V型多缸发动机的中冷器能使得中冷器的进气均匀性达到最大化。

Description

V型多缸发动机的中冷器

技术领域

本发明是关于发动机领域，特别是关于一种V型多缸发动机的中冷器。

背景技术

随着发动机技术的不断进步，大功率高速发动机的功率密度也在逐渐提升。鉴于高强度发动机具有更高的缸内燃烧压力和热流密度，发动机必须承受更高的热应力，尤其是缸盖、活塞和曲轴等关键零部件。因此，开发高效、紧凑的发动机冷却系统，制定合理的整机热平衡方案，不仅可以提升发动机的性能和热效率，还能改善发动机的可靠性以及零部件的使用寿命。

目前，发动机一般采用增压中冷的方案，即涡轮增压器将新鲜空气压缩后再经中冷器进行冷却，然后经过进气歧管、进气门进入气缸燃烧。对于大功率V型高速发动机，由于进气流量较大，对中冷器系统的冷却能力提出了较高的要求。除此之外，中冷器系统重量大、结构复杂，固有频率低，容易在发动机转速范围内产生共振，因此其支撑刚度存在较大的问题。

现有技术的V型多缸发动机的中冷器存在以下缺点：

对于小缸径发动机，一般只有一个增压器，中冷器只需要设计单一的进、出水端盖和进、出气端盖，均匀性较好；对于大功率V型高速发动机，需要用到双增压器、4增压器甚至6增压器的方案，在只采用一个中冷器的情况下，气体和冷却液流动的均匀性直接决定了冷却的效果。

一般情况下，中冷器仅通过下方的支架提供支撑，但对于大功率V型高速发动机，中冷器的长、宽、高尺寸较大，结构笨重，下方的支撑只能解决竖直方向的振动问题，其余方向的刚度较差。

故，本领域的技术人员均在积极寻找解决大功率V型多缸发动机的中冷器的上述问题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种V型多缸发动机的中冷器，其能够很好地克服现有技术的V型多缸发动机的中冷器存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种V型多缸发动机的中冷器，其设置在气缸体和飞轮壳上，同时与发动机进气总管以及涡轮增压器衔接，中冷器包括壳体、进气端盖、出气端盖、进水端盖、后端盖以及两个外侧端盖。壳体的内部其内部包括支撑板、多个冷却液流道、多个散热片以及由多个散热片间隙之间形成的空气流道；进气端盖设置在壳体的上端面，进气端盖与空气流道连通；出气端盖设置在壳体的下端面，出气端盖与空气流道连通；进水端盖设置在壳体的前端面，进水端盖与多个冷却液流道连通，进水端盖包括进水口、下层端盖、上层端盖及出水口，冷却液经进水管从进水口进入下层端盖，经多个冷却液流道均匀分流后进入上层端盖，最后从出水口流入回水管；后端盖设置在壳体的后端面；两个外侧端盖分别设置在壳体的左右端面；

在一优选的实施方式中，进水端盖还包括回水道，其设置在上层端盖与出水口之间，冷却液从上层端盖流经回水道后从出水口流出。

在一优选的实施方式中，进气端盖包括两个前端进气口设置在进气端盖的前部，两个前端进气口用以引入经涡轮增压器增压的空气；两个外侧进气口分别设置在进气端盖的两个侧部，两个外侧进气口用以引入经涡轮增压器增压的空气；以及位于进气端盖的中间位置的混合通道。出气端盖包括两个出气口设置在出气端盖的下部，每个出气口上设置有法兰，法兰用于连接V型多缸发动机的进气总管。

在一优选的实施方式中，进气端盖、空气流道以及出气端盖共同构成中冷器的空气流通区域；增压的空气分别从两个前端进气口和两个外侧进气口进入进气端盖，增压的空气在混合通道内充分混合均匀，然后经过空气流道降温，最后经由出气端盖的两个出气口流出并进入发动机进气总管。

在一优选的实施方式中，每个前端进气口与进气端盖的连接处为锥形扩压管。

在一优选的实施方式中，位于进气端盖同一端的前端进气口和外侧进气口之间的夹角为90°。

在一优选的实施方式中，出气端盖还包括多道宽形加强筋，其分布在两个出气口之间，并横跨出气端盖；进水端盖还包括螺栓搭子，其设置在进水端盖的中部，且位于进水口和出水口的上方。

在一优选的实施方式中，V型多缸发动机的中冷器还包括支撑架以及支架。支撑架的前端面与气缸体的后端面连接，侧端面与飞轮壳的耳状凸台连接，后端面与宽形加强筋连接；以及支架包括上部、中部以及下部，下部固定在气缸体的顶面上，中部设置在螺栓搭子上用以支撑中冷器，上部用于支撑涡轮增压器的涡后排气管。

在一优选的实施方式中，支撑架还包括高温水进口以及放水阀，高温水进口连通气缸体内部的高温水套；放水阀用于排出高温水套内的高温水。

在一优选的实施方式中，进气端盖还包括多个拱形加强筋，其横跨在进气端盖的混合通道外，多个拱形加强筋用以支撑涡轮增压器。

与现有技术相比，本发明的V型多缸发动机的中冷器具有以下有益效果：使得中冷器的进气均匀性达到最大化，从而提升中冷器的冷却效率，同时降低了气体的流动阻力。该方案还在保证水流均匀性和较低阻力的前提下，有效的减小了中冷器的尺寸和重量。此外，气缸体、飞轮壳、支撑架以及支架一起，组成了一个完整的支撑系统，给中冷器的稳定运行提供了强有力的保障。

附图说明

图1为根据本发明的一实施方式的V型发动机气缸体的立体结构示意图；

图2为根据本发明的一实施方式的V型多缸发动机的中冷器的立体结构示意图；

图3为根据本发明的一实施方式的V型多缸发动机的中冷器的前视结构示意图；

图4为根据本发明的一实施方式的V型多缸发动机的中冷器的后视结构示意图。

图5为图3的进水端盖的A—A方向的剖视示意图。

主要附图标记说明：

1-进水管，2-出气端盖，3-进水端盖，4-前端进气口，5-外侧进气口，6-进气端盖，61-混合通道，7-拱形加强筋，8-外侧端盖，9-法兰，10-支撑架，11-放水阀，12-高温水进口，13-支架，14-回水管，15-中部，16-上部，17-出水口，18-下部，19-进水口，20-水温传感器安装孔，21-放水孔，22-后端盖，23-排气孔，24-温度测点，25-支架安装孔，26-下层端盖，27-上层端盖，28-回水道，29-冷却芯，30-支撑板，31-冷却液流道，32-散热片，33-宽形加强筋，34-出气口，100-气缸体，101-顶面，102-后端面，200-飞轮壳，201-耳状凸台。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1所示，根据本发明优选实施方式的一种V型多缸发动机的气缸体，包括V型气缸体100和飞轮壳200，其中V型气缸体100布置有呈V型排列的两列气缸孔，两列V型气缸孔的夹角小于180°。V型气缸体100上的顶面101和后端面102、以及飞轮壳200上的耳状凸台201均用于给中冷器提供支撑。

如图2至图5所示，根据本发明优选实施方式的根据本发明具体实施方式的一种V型20缸发动机中冷器，其包括进水端盖3、进气端盖6、出气端盖2、后端盖22和两个外侧端盖8，上述六个端盖以及壳体共同组成中冷器，壳体内部安装有支撑板30、冷却液流道31和散热片32组成的冷却芯29。进水端盖3由进水口19、出水口17、上层端盖27、下层端盖26和回水道28组成，实际工作时，冷却液从进水管1进入，经过进水端盖3中部的进水口19进入下层端盖26与支撑板30组成的进水腔，冷却液从中间往两边流动并最终分布均匀，然后依次经过上、下层的冷却液流道31进入上层端盖27与支撑板30组成的出水腔，并最终由回水道28和出水口17从回水管14流出。

中冷器空气流通区域由进气端盖6、中冷器壳体散热片32的间隙形成的空气流道和出气端盖2共同形成，其中进气端盖6由前端进气口4、外侧进气口5、拱形加强筋7组成。本实施例的发动机采用四增压器方案，系统工作时，空气经4个涡轮增压器压缩后分别从两个前端进气口4和两个外侧进气口5进入进气端盖6，空气在进气端盖6和冷却芯29之间的腔室内循环流动并混合均匀，然后经过散热片32之间的空气流道进入出气端盖2，出气端盖2左、右两侧的出气口34的法兰9用于连接发动机进气总管。前端进气口4与进气端盖6连接处为锥形扩压管，可以有效减小进气阻力；前端进气口4和外侧进气口5之间的角度为90°，从两个进气口进入的空气相互影响，与另一侧的进气一起在进气端盖6内部形成两个大小一致、方向相反的涡流，从而促进中冷器进气的均匀性、提高冷却效率。

支撑架10的前端面与气缸体的后端面102通过螺栓连接，同时支撑架10的侧面与飞轮壳的耳状凸台201连接，从而给支撑架10提供稳定的支撑。中冷器出气端盖2横跨设置有宽形加强筋33，宽形加强筋33直接安装在支撑架10的上端面。支撑架10上设置有高温水进口12和放水阀11，气缸体100内部高温水套的冷却液可以通过高温水进口12和放水阀11排出(发动机在寒冷地区运行，停机时需要将气缸体内部的冷却液排空)。中冷器的进水端盖3上设置有螺栓搭子，通过螺栓和支架13连接。支架13由上部16、中部15和下部18组成，下部18固定在气缸体顶面101上，中部15用于支撑中冷器，限制中冷器前后方向的摆动，上部16可用于支撑涡后排气管。进气端盖6上还分布有拱形的加强筋，可用于支撑涡轮增压器。气缸体100、飞轮壳200、支撑架10和支架13一起，组成了一个完整的支撑系统，给中冷器的稳定运行提供了强有力的保障。

后端盖22上还设置有两个放水孔21和排气孔23，其中放水孔21可将中冷器内残留的冷却液排出，排气孔23可用于连接放气阀将冷却液流动过程中产生的气泡排出，从而避免散热片32的穴蚀。此外，进气端盖6的后端面设计有两处温度测点24和支架安装孔25，温度测点24用于安装温度传感器，支架安装孔25可安装空滤支架和空气滤清器。此外在进水端盖3的进水口19和出水口17处还设置有水温传感器安装孔20，其用于安装水温传感器随时监控进水和出水的温度。

综上所述，本发明的V型多缸发动机的中冷器，与现有技术的相比具有以下优点：进气端盖采用4进气口的方案，左、右两侧的进气口对称布置，单侧两个进气口之间的夹角为90°，使得中冷器的进气均匀性达到最大化，从而提升中冷器的冷却效率，同时降低了气体的流动阻力。中冷器进水端盖集成了分水箱的功能，整体分为上下两层，冷却液从下层中间的进水口进入，经冷却液流道后从上层中央的出水口返回，该方案在保证水流均匀性和较低阻力的前提下，有效的减小了中冷器的尺寸和重量；与此同时，中冷器的冷却效率也能达到较大的提升。中冷器的支撑系统，通过气缸体、飞轮壳、支撑板和支架组成一个完整的支撑系统，整体强度较高，在中冷器6个自由度方向均能提供有力的支撑，可以有效的解决中冷器的振动问题，同时提升了可靠性。中冷器支架的上部可用于支撑涡后排气管，中冷器进气端盖上的拱形加强筋可用于支撑涡轮增压器，可达到整体结构紧凑、美观的效果。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (9)

1.一种V型多缸发动机的中冷器，其设置在气缸体和飞轮壳上，且与发动机进气总管以及涡轮增压器衔接，其特征在于，所述中冷器包括：

壳体，其内部包括支撑板、多个冷却液流道、多个散热片以及由所述多个散热片间隙之间形成的空气流道；

进气端盖，其设置在所述壳体的上端面，所述进气端盖与所述空气流道连通；所述进气端盖包括：

两个前端进气口，其设置在所述进气端盖的前部，所述两个前端进气口用以引入经所述涡轮增压器增压的空气；

两个外侧进气口，其分别设置在所述进气端盖的两个侧部，所述两个外侧进气口用以引入经所述涡轮增压器增压的空气；及

混合通道，其位于所述进气端盖的中间位置；其中每个所述前端进气口与所述进气端盖的连接处为锥形扩压管，且自所述前端进气口向所述进气端盖的连接处渐缩；

出气端盖，其设置在所述壳体的下端面，所述出气端盖与所述空气流道连通；

进水端盖，其设置在所述壳体的前端面，所述进水端盖与所述多个冷却液流道连通，所述进水端盖包括进水口、下层端盖、上层端盖及出水口，冷却液经进水管从所述进水口进入所述下层端盖，经所述多个冷却液流道均匀分流后进入所述上层端盖，最后从所述出水口流入回水管；

后端盖，其设置在所述壳体的后端面；以及

两个外侧端盖，其分别设置在所述壳体的左右端面。

2.如权利要求1所述的V型多缸发动机的中冷器，其特征在于，所述进水端盖还包括回水道，其设置在所述上层端盖与所述出水口之间，冷却液从所述上层端盖流经所述回水道后从所述出水口流出。

3.如权利要求1所述的V型多缸发动机的中冷器，其特征在于：

所述出气端盖包括：

两个出气口，其设置在所述出气端盖的下部，每个所述出气口上设置有法兰，所述法兰用于连接所述V型多缸发动机的进气总管。

4.如权利要求3所述的V型多缸发动机的中冷器，其特征在于，所述进气端盖、所述空气流道以及所述出气端盖共同构成所述中冷器的空气流通区域；增压的空气分别从所述两个前端进气口和所述两个外侧进气口进入所述进气端盖，增压的空气在所述混合通道内充分混合均匀，然后经过所述空气流道降温，最后经由所述出气端盖的所述两个出气口流出并进入所述发动机进气总管。

5.如权利要求3所述的V型多缸发动机的中冷器，其特征在于，位于所述进气端盖同一端的所述前端进气口和所述外侧进气口之间的夹角为90°。

6.如权利要求3所述的V型多缸发动机的中冷器，其特征在于，所述出气端盖还包括多道宽形加强筋，其分布在所述两个出气口之间，并横跨所述出气端盖；所述进水端盖还包括螺栓搭子，其设置在所述进水端盖的中部，且位于所述进水口和所述出水口的上方。

7.如权利要求6所述的V型多缸发动机的中冷器，其特征在于，还包括：

支撑架，其前端面与所述气缸体的后端面连接，侧端面与所述飞轮壳的耳状凸台连接，后端面与所述宽形加强筋连接；以及

支架，其包括上部、中部以及下部，所述下部固定在所述气缸体的顶面上，所述中部设置在所述螺栓搭子上用以支撑所述中冷器，所述上部用于支撑所述涡轮增压器的涡后排气管。

8.如权利要求7所述的V型多缸发动机的中冷器，其特征在于，所述支撑架还包括高温水进口以及放水阀，所述高温水进口连通所述气缸体内部的高温水套；所述放水阀用于排出所述高温水套内的高温水。

9.如权利要求1所述的V型多缸发动机的中冷器，其特征在于，所述进气端盖还包括多个拱形加强筋，其横跨在所述进气端盖的所述混合通道外，所述多个拱形加强筋用以支撑所述涡轮增压器。

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