CN210509353U - 一种内燃机用新型冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种内燃机用新型冷却系统，包括冷却风扇、低温中冷器、水散热器及高温中冷器。高温中冷器、低温中冷器及水散热器共同组成热交换单元，冷却风扇设置于热交换单元的外侧；本实用新型通过设置冷却风扇，将冷却空气依次进入低温中冷器、水散热器及高温中冷器，完成了对增压热空气的二次换热和对内燃机冷却液的一次换热，有效满足了发动机对增压热空气冷却和冷却液冷却的要求，使得换热更加充分，极大提高了换热效率，且在满足热交换性能的前提下，中冷器和水散热器的尺寸可以做的更小，有效减小了冷却模块的体积和重量，同时减小了冷却空气的需求量，进而使得冷却风扇的功率更小，实现了整个冷却系统的效率的最大化。

Description

一种内燃机用新型冷却系统

技术领域

本实用新型涉及内燃机冷却领域，特别是指一种内燃机用新型冷却系统。

背景技术

目前，多数内燃机发动机采用液冷方式，并配有涡轮增压器，冷却液使用水散热器冷却，增压空气使用空空中冷器冷却。发动机冷却系统的温度分布通常为中冷器的进气部位温度最高、水散热器的温度其次、中冷器出气部位的温度最低。工作过程中，发动机的缸体热量被冷却液吸收，利用水泵动力将冷却液输送到外部的水散热器，外部的水散热器再通过冷却风扇将热量交换到自然界中；发动机的进气经过涡轮增压器增压后温度升高，然后进入空空中冷器，再通过冷却风扇将热量交换到自然界中，冷却后的增压空气进入发动机燃烧。在现实中，水散热器和空空中冷器通常布置在一起，按照冷却空气依次通过的顺序划分，主要有串列式和并列式两种结构。

串列式：

包括水散热器a、中冷器b和冷却风扇c，所述水散热器a和中冷器b串列设置；

所述水散热器a上设置有进水管a1、进水水室a2、第一芯体a3、出水水室a4、出水管a5；

所述中冷器b上设置有进气管b1、进气气室b2、第二芯体b3、出气气室b4、出气管b5；

还包括发动机，发动机内流出高温冷却液依次通过进水管a1、进水水室a2后流入所述第一芯体a3进行冷却后依次通过出水水室a4、出水管a5再进入发动机内的发动机缸体；

增压热空气依次通过进气管b1、进气气室b2后进入所述第二芯体b3进行冷却后依次经过出气气室b4、出气管b5后进入发动机缸体燃烧；

冷却风扇c设置于水散热器a和中冷器b的外侧，冷却风扇c向第二芯体b3吹入冷却空气并与第二芯体b3内的增压热空气完成换热；换热后的增压热空气温度降低进入发动机缸体燃烧，换热后的冷却空气温度升高后进入第一芯体a3与高温冷却液完成换热，换热后冷却液温度下降、冷却空气温度继续升高，升温后的冷却空气被冷却风扇c吹离第一芯体a3带走热量，温度下降后的冷却液依次通过出水水室a4、出水管a5后进入发动机；

在该结构中，中冷器b的进气端第二芯体b3里面的增压热空气温度很高、热量很大，冷却空气经过中冷器b进气端第二芯体b3后升温大，大大恶化水散热器的冷却效果。

并列式：

包括水散热器A、中冷器B和冷却风扇，水散热器A和中冷器B并列设置；

此种连接方式工作时，发动机中的高温冷却液从发动机流出后依次经过进水管A1、进水水室A2流入第一芯体A3中进行冷却后再依次经过出水水室A4、出水管A5后进入发动机缸体；

增压热空气依次经过进气管B1、进气气室B2流入第二芯体B3中进行冷却后依次经过出气气室B4、出气管B5后进入发动机燃烧；

第一芯体A3和第二芯体B3并列布置，外侧设置冷却风扇，冷却风扇将低温冷却空气同时吹入第一芯体A3及第二芯体B3，第二芯体B3内的增压热空气通过第二芯体B3与冷却空气进行换热，增压热空气温度下降，冷却空气温度上升，温度下降后的增压热空气进入发动机缸体燃烧，升温后的冷却空气被冷却风扇吹离第二芯体B3带走热量，同时高温冷却液通过第一芯体A3和冷却空气完成换热，高温冷却液温度下降、冷却空气温度上升，升温后的冷却空气被冷却风扇吹离第一芯体A3带走热量，降温后的冷却液依次通过出水水室A4、出水管A5后再进入发动机，即完成了冷却液的循环过程；

在此结构中，经过中冷器B的第二芯体的B3的出气端的冷却空气温升小，没有经过充分的换热就被吹离冷却模块，浪费了冷却空气。

在上述两种实施方式中，申请人发现现有技术中存在以下不足：

现有技术中低温冷却空气经过最多2次换热就被冷却风扇吹离冷却模块，升温小、换热不充分、不能带走足够多的热量，尤其是传统技术中使用同一个温度的冷却空气同时对中冷器芯体的高温部分和低温部分降温，对中冷器高温部分的大温差换热优势利用不充分，对低温换热后的冷却空气没有再次利用或再次利用不充分，浪费了低温冷却空气；经过水散热器芯体的冷却空气没有被再次利用。现有技术没有充分利用各个热交换器的温度场分布特点，这些缺点导致了采用现有技术的冷却模块换热效率低、体积大、重量大、冷却风扇能耗高、噪音大。

实用新型内容

本实用新型提出一种内燃机用新型冷却系统，通过设置冷却风扇，将冷却风扇吹出的冷却空气依次进入低温中冷器、水散热器及高温中冷器，完成了对增压热空气的二次换热和对高温冷却液的一次换热，有效满足了发动机对增压热空气冷却和冷却液冷却的要求，使得换热更加充分，极大提高了换热效率，且在满足热交换性能的前提下，中冷器和水散热器的尺寸可以做的更小，有效减小了冷却模块的体积和重量，同时减小了冷却空气的需求量，进而使得冷却风扇的功率更小，实现了整个冷却系统的效率最大化。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种内燃机用新型冷却系统，包括：冷却风扇、低温中冷器、水散热器及高温中冷器，所述高温中冷器、低温中冷器及水散热器共同组成热交换单元，所述冷却风扇设置于所述热交换单元的外侧；

所述高温中冷器上设置有依次连通的第一进气管、第一进气气室、第一芯体、第一出气气室、第一出气管；

所述低温中冷器上设置有依次连通的第二进气管、第二进气气室、第二芯体、第二出气气室、第二出气管；

所述第一出气管与所述第二进气管连通；

所述水散热器上设置有依次连通的进水管、进水水室、第三芯体、出水水室、出水管；

所述冷却风扇、低温中冷器、水散热器、高温中冷器通过所述冷却风扇工作时吹出的冷却空气依次连接。

进一步，所述水散热器、所述低温中冷器和所述高温中冷器的迎风面平行布置。

进一步，所述第一出气管与所述第二进气管通过圆管，优选为硅胶软管。

更进一步，所述水散热器位于所述低温中冷器和所述高温中冷器之间。

本实用新型通过设置冷却风扇，将冷却空气依次进入低温中冷器、水散热器及高温中冷器，完成了对增压热空气的二次换热和对高温冷却液的一次换热，有效满足了发动机对增压热空气冷却和冷却液冷却的要求，使得换热更加充分，极大提高了换热效率，且在满足热交换性能的前提下，中冷器和水散热器的尺寸可以做的更小，有效减小了冷却模块的体积和重量，同时减小了冷却空气的需求量，进而使得冷却风扇的功率更小，实现了整个冷却系统的效率的最大化。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中水散热器冷却系统一种串列结构简图；

图2为现有技术中水散热器冷却系统一种并列结构简图；

图3为本申请中内燃机用新型冷却系统的整体结构主视图；

图4为图3所示的内燃机用新型冷却系统的平面结构右视图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的具体实施例中，一种内燃机用新型冷却系统，见图3、图4，包括冷却风扇5、低温中冷器2、水散热器3及高温中冷器1，高温中冷器1、低温中冷器2及水散热器3共同组成热交换单元，冷却风扇5设置于所热交换单元的外侧；

高温中冷器1上设置有依次连通的第一进气管11、第一进气气室12、第一芯体13、第一出气气室14、第一出气管15；

低温中冷器2上设置有依次连通的第二进气管21、第二进气气室22、第二芯体23、第二出气气室24、第二出气管25；

第一出气管15与第二进气管21连通；

水散热器3上设置有依次连通的进水管31、进水水室32、第三芯体33、出水水室34、出水管35；

冷却风扇5、低温中冷器2、水散热器3、高温中冷器1通过冷却风扇5工作时吹出的冷却空气依次连接；

其中高温中冷器1上的第一进气管11用于连接涡轮增压器，为发动机提供高压气体；

水散热器3内设置冷却液以降低发动机的温度，冷却液经过水散热器3上的第三芯体33时被冷却空气换热温度降低。

在本实用新型的具体实施例中，见图3、图4，水散热器3、低温中冷器2和高温中冷器1的迎风面平行布置，低温中冷器2与高温中冷器1连接，高温中冷器1与涡轮增压器连接，涡轮增压器与发动机连接，水散热器3也与发动机连接，所以水散热器3与高温中冷器1及低温中冷器2的放置只是位置的关系，不具有连接关系，其中散热器3位于高温中冷器1和低温中冷器2之间。

第一出气管15与第二进气管21通过圆管4连通，优选为硅胶管。

在本实用新型的具体实施例中，见图3、图4，发动机工作时，增压后的高温空气，依次经过高温中冷器1的第一进气管11、第一进气气室12进入到高温中冷器1的第一芯体13中完成第一次降温，再通过圆管4进入低温中冷器2的第二进气管21、第二进气气室22后到达第二芯体23中完成第二次降温，降温后的高温空气进入发动机燃烧；

冷却液在发动机缸体加热后，经过水散热器3的进水管31、进水水室32进入水散热器3的第三芯体33完成换热后温度下降，然后通过出水水室34、出水管35进入发动机缸体完成水循环；

同时，冷却系统工作时，冷却风扇5吹入的低温冷却空气首先经过低温中冷器2的第二芯体22与经过一次降温后的增压热空气进行换热，使得增压热空气温度继续下降，此时冷却空气温度上升，这是冷却空气的第一次换热；

一次升温后的冷却空气被冷却风扇5吹离低温中冷器2的第二芯体22后进入水散热器3上的第三芯体33和水散热器3内的冷却液进行换热，这是冷却空气的第二次换热；

二次升温后的冷却空气最后进入高温中冷器1的第一芯体13，由于增压热空气从涡轮增压器出来先进入高温中冷器1，所以温度很高，与进行二次换热后的冷却空气依旧有很大的温差，因此经过二次换热后的冷却空气在高温中冷器1的第一芯体11中和增压热空气再次进行换热，这是冷却空气的第三次换热；

经过三次换热的冷却空气温升很高，被冷却风扇5吹离高温中冷器1的第一芯体13时，带走了足够多的热量；

由于本实用新型实施例的热交换器冷却系统中，利用了高温中冷器1、低温中冷器2和水散热器3的温度场分布特点，采用了三级换热设计，让冷却空气依次经过低温中冷器2、水散热器3和高温中冷器1，充分利用了冷却空气与流经低温中冷器2、水散热器3及高温中冷器1中热流体的温度差，进行了足够多的换热次数，冷却空气在被吹离热交换单元时带走了足够多的热量，满足了发动机对增压热空气冷却和冷却液冷却的要求，使得换热更加充分，极大提高了换热效率，因此在满足热交换性能的前提下，高温中冷器1、低温中冷器2和水散热器3的尺寸可以做的更小，有效减小了热交换单元的体积和重量，同时减小了冷却空气的需求量，进而使得冷却风扇5的功率更小，实现了整个冷却系统的效率的最大化。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种内燃机用新型冷却系统，其特征在于：包括冷却风扇、低温中冷器、水散热器及高温中冷器，所述高温中冷器、低温中冷器及水散热器共同组成热交换单元，所述冷却风扇设置于所述热交换单元的外侧；

所述高温中冷器上设置有依次连通的第一进气管、第一进气气室、第一芯体、第一出气气室、第一出气管；

所述低温中冷器上设置有依次连通的第二进气管、第二进气气室、第二芯体、第二出气气室、第二出气管；

所述第一出气管与所述第二进气管连通；

所述水散热器上设置有依次连通的进水管、进水水室、第三芯体、出水水室、出水管；

所述冷却风扇、低温中冷器、水散热器、高温中冷器通过所述冷却风扇工作时吹出的冷却空气依次连接。

2.如权利要求1所述的内燃机用新型冷却系统，其特征在于：所述水散热器、所述低温中冷器和所述高温中冷器的迎风面平行布置。

3.如权利要求1所述的内燃机用新型冷却系统，其特征在于：所述第一出气管与所述第二进气管通过圆管连通。

4.如权利要求1所述的内燃机用新型冷却系统，其特征在于：所述水散热器位于所述低温中冷器和所述高温中冷器之间。

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