[發明專利]橫流式中冷器及該車輛發動機冷卻系統

在審

• 申請號: 201410562459.0
• 申請日: 2014-10-21
• 公開（公告）號: CN105587399A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 張博峰;張小康;肖壽高;張文博;何文軍;楊忱
• 申請（專利權）人: 陜西重型汽車有限公司
• 主分類號: F02B29/04
• 分類號: F02B29/04
• 代理公司: 中國商標專利事務所有限公司 11234
• 代理人: 宋義興

技術領域

本發明屬于汽車冷卻系統技術領域，特別涉及一種橫流式中冷器。

背景技術

車用柴油機普遍采用增壓中冷技術，不僅可以有效提高動力性、降低比質量， 而且對于降低發動機的排放水平也是很有利的。目前國內載貨車發動機已越來越多 地采用增壓中冷機型，中冷器作為增壓中冷系統的一個重要部件，對整機性能影響 很大。受車用發動機的工作條件及安裝位置的限制，中冷器一般都采用氣——氣冷 卻方式，置于汽車散熱器前后.普遍采用管帶式結構。一個好的中冷器不僅要求結 構緊湊，傳熱性能好.而且要求進氣阻力或壓降小，而無論是中冷器的傳熱性能還 是壓力損失大小都與其內部空氣流動情況密切相關。

事實上，中冷器內部氣流的流動均勻性對其性能有很大的影響，而目前管帶式 中冷器普遍存在流動分配不均勻問題。工作流體在流道之間的不均勻分配使換熱器 換熱面積不能得到充分利用，大大降低了換熱器的換熱性能。中冷器氣室是對中冷 器的氣流進行分配的裝置，如果中冷器氣室設計不合理，容易導致高溫壓縮空氣集 中在局部區域，使局部區域溫度高而且流量大，其他區域溫度低而且流量小，難以 充分發揮中冷器的散熱能力；內流場的不均勻會造成內溫度場的不均勻，存在較大 的溫度梯度，從而影響中冷器的使用壽命。

發明內容

針對目前的中冷器不能很好的分布氣流而導致的散熱效率和可靠性降低的問 題，本發明提供一種橫流式中冷器及該車輛發動機冷卻系統，其為進出氣口對角布 置的中冷器，能有效提高中冷器的散熱效率和氣室的通用性。

本發明與現有技術的對比：

如圖1所示，中冷器包括中冷器進氣氣室、主片、側板、散熱管、中冷器出氣 氣室。

如圖2所示為目前廣泛使用的中冷器形式，這種中冷器普遍采用左右氣口對稱 的布置方式，對于這種形式的中冷器，進行了大量的模擬計算工作。研究表明，這 種形式的中冷器內部的氣流均勻性不好。當熱空氣氣流由進氣管進入氣室時，過流 斷面突然擴大，由于流體的慣性，不能依照管道的形狀突然擴展到整個截面上，而 是存在一個逐漸擴張的過程，從而在進氣室內部產生大量的渦旋回流，形成低壓的 漩渦區。所以，進氣口正對著的散熱管壓力較大、進入的氣體流量也相應最多，從 中間往邊緣漩渦區壓力較小，氣流量較少。所以中心管束速度較大，向周邊逐漸減 小。主要原因：進氣氣流進入左側的中冷器氣室后，流體直接沖刷到正對著進口管 的中心部分，部分流體進入散熱管進行換熱：另一部分流體則被氣室內部結構以及 散熱管阻擋，流體的動能轉化為壓力能形成高壓區，流體向周圍的低壓區擴散。因 此在周邊低壓區，它們沒有經歷入口斷面的直接沖涮，從而進入散熱管的流體流量 相比起中間管會小很多，出現了散熱管內氣流分布不均的現象。散熱管自上而下的 速度分布不均勻，從而導致中冷器的散熱效率降低以及局部溫度過高。

圖1所示為一種中冷器氣口對角布置的中冷器，本發明的主要特點是進、出氣 口對角布置，其主要結構特征是在中冷器進氣口與中冷器出氣口分別位于中冷器的 左上方和右下方，氣口對角布置，中冷器進出氣室采用一個氣室。根據目前的模擬 結果顯示，當熱氣體從中冷器進入到中冷器進氣氣室時，流體則被氣室內部結構以 及散熱管阻擋，流體的動能轉化為壓力能形成高壓區，流體向周圍的低壓區擴散。 由于中冷器的出口在右下方，所以上部散熱管出口的背壓增加，下部散熱管出口離 中冷器出口較近，所以背壓較小，從而導致上部的散熱管的流速相對降低，下部的 散熱管流速相對增加，中間區域流速基本穩定，實現了散熱管內氣流的均勻分布。 這樣的設計使得氣流通過任何一個散熱管的流程基本相同，散熱管進出口形成的壓 差不變，散熱管尺寸外形相同，從而導致每個散熱管內的質量流量不變。這樣的設 計可以最大程度的提高中冷器的氣流分布均勻性，提高中冷器的整體散熱效率，有 效提高中冷器的熱疲勞強度。

本發明的技術方案：

一種橫流式中冷器，進氣口與出氣口為對角布置。

進一步地，中冷器進氣口水平位置高于與中冷器出氣口的水平位置。

進一步地，中冷器進、出氣口分別位于中冷器的左上方和右下方。

進一步地，中冷器進出氣室采用一個氣室。

進一步地，中冷器的氣室入口到氣室的主體部分采用擴口過渡方式，入口孔徑 隨著進入氣室而逐漸變大。

進一步地，中冷器的氣室主體部分到氣室的出口采用擴口過渡方式，出口孔徑 隨著離開氣室而逐漸變小。