中冷器、發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車及船舶的制作方法
【專利摘要】一種中冷器、發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車及船舶，包括中冷器殼體，所述中冷器殼體上設(shè)有進(jìn)氣口及出氣口，還包括：至少一排設(shè)于所述中冷器殼體內(nèi)的熱管，所述熱管并排排列，所述熱管包括蒸發(fā)端和冷凝端，所述熱管內(nèi)填充適量的工作液體；多個(gè)兩端開口的冷卻管道，所述冷卻管道內(nèi)設(shè)有冷卻介質(zhì)，所述冷卻介質(zhì)通過(guò)所述開口在所述冷卻管道內(nèi)流通；所述冷卻管道的管壁設(shè)有多個(gè)開孔，所述開孔與所述熱管一對(duì)一設(shè)置，所述冷凝端穿過(guò)所述開孔插入所述冷卻管道內(nèi)。本實(shí)用新型中冷器換熱效率更高，冷卻效果更好。
【專利說(shuō)明】中冷器、發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車及船舶

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及汽車?yán)鋮s系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種中冷器、發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車及船舶。

【背景技術(shù)】
[0002]帶渦輪增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)由于擁有比普通發(fā)動(dòng)機(jī)更大的功率和更少的有害氣體排放，已成為目前工程機(jī)械、發(fā)電機(jī)組、大型車輛及船舶的動(dòng)力核心，在中小型車上也正在得到推廣運(yùn)用。經(jīng)渦輪增壓器壓縮后的空氣溫度會(huì)高達(dá)800°C以上，如果不經(jīng)冷卻直接進(jìn)入燃燒室，會(huì)降低空氣含氧量，不僅影響發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率，還容易導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒溫度過(guò)高，造成爆震等故障。因此，帶渦輪增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)一般都要配置相應(yīng)的中冷器，以降低發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣溫度。研究數(shù)據(jù)表明，在相同的空燃比條件下，增壓空氣溫度每下降10°C，柴油機(jī)功率可提高3% _5%，改善發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。
[0003]中冷器主要由殼體以及設(shè)在殼體內(nèi)的換熱管組成。其工作原理是:經(jīng)過(guò)渦輪增壓后的高溫壓縮空氣在換熱管內(nèi)流動(dòng)，冷卻介質(zhì)從換熱管外流過(guò)，換熱管內(nèi)的高溫壓縮空氣的熱量通過(guò)換熱管傳遞給冷卻介質(zhì)，從而快速降低壓縮空氣的溫度。
[0004]根據(jù)冷卻介質(zhì)的不同，中冷器可分為風(fēng)冷式中冷器和水冷式中冷器兩大類。風(fēng)冷式中冷器采用自然空氣作為冷流體，由于空氣比熱較小，從而導(dǎo)致冷卻效果不理想，特別是在船艙等空氣流通緩慢的地方，散熱效果將更差。
[0005]水冷式中冷器采用水作為冷流體，現(xiàn)有的水冷式中冷器常見(jiàn)的有管片式結(jié)構(gòu)和冷軋翅片管式。其中管片式中冷器是在許多水管上套上一層層的散熱片，經(jīng)錫釬焊或堆錫焊焊接在一起；冷卻水管和散熱片采用紫銅或黃銅制造。水管可以并排排列或者相互串聯(lián)排列，水管截面的形狀有圓形、橢圓形、扁管形、滴形和流線形等；冷軋翅片管是由單金屬管或內(nèi)硬外軟的雙金屬管在專用軋機(jī)上軋制而成，通常，單金屬管用紫銅或鋁，雙金屬管的內(nèi)管用黃銅，外管用鋁，雙金屬管在軋制過(guò)程中使兩種金屬牢固地貼合在一起。因此，水冷式中冷器流道結(jié)構(gòu)復(fù)雜，焊接疲勞強(qiáng)度大，操作規(guī)程復(fù)雜，在車輛的行駛過(guò)程中，尤其是在路況不好的情況下行駛，產(chǎn)生的震動(dòng)幅度較大，使焊接接縫處容易產(chǎn)生裂隙，會(huì)導(dǎo)致中冷器開裂泄漏，影響工作性能，最終導(dǎo)致無(wú)法工作。
[0006]可見(jiàn)，現(xiàn)有技術(shù)的中冷器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在高溫和長(zhǎng)時(shí)間行駛工況下，換熱效率不高，冷卻效果不好，運(yùn)行可靠度不高。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型解決的問(wèn)題是現(xiàn)有中冷器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在高溫和長(zhǎng)時(shí)間行駛工況下，換熱效率不高，冷卻效果不好，運(yùn)行可靠度不高。
[0008]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種中冷器，包括中冷器殼體，所述中冷器殼體上設(shè)有進(jìn)氣口及出氣口，還包括:
[0009]至少一排設(shè)于所述中冷器殼體內(nèi)的熱管，所述熱管并排排列，所述熱管包括蒸發(fā)端和冷凝端，所述熱管內(nèi)填充適量的工作液體；
[0010]多個(gè)兩端開口的冷卻管道，所述冷卻管道內(nèi)設(shè)有冷卻介質(zhì)，所述冷卻介質(zhì)通過(guò)所述開口在所述冷卻管道內(nèi)流通；所述冷卻管道的管壁設(shè)有多個(gè)開孔，所述開孔與所述熱管一對(duì)一設(shè)置，所述冷凝端穿過(guò)所述開孔插入所述冷卻管道內(nèi)。
[0011]可選的，所述熱管表面設(shè)有多個(gè)翅片，所述翅片與所述熱管形成翅片管。
[0012]可選的，所述熱管套設(shè)多個(gè)翅片。
[0013]可選的，所述工作液體為中性液體。
[0014]可選的，所述中性液體為水或甲醇或乙醇。
[0015]可選的，所述熱管內(nèi)表面橫截面為圓形。
[0016]可選的，所述熱管內(nèi)表面沿軸向設(shè)有多個(gè)環(huán)形凹槽，所述環(huán)形凹槽環(huán)繞熱管的中軸線。
[0017]可選的，所述熱管內(nèi)表面橫截面呈鋸齒狀。
[0018]可選的，在所述熱管內(nèi)表面具有燒結(jié)層。
[0019]可選的，所述冷卻介質(zhì)為水或空氣。
[0020]本實(shí)用新型還提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)，包括所述中冷器。
[0021]可選的，所述發(fā)動(dòng)機(jī)為渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)或機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0022]本實(shí)用新型還提供一種汽車，包括所述發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0023]本實(shí)用新型還提供一種船舶，包括所述發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0025]本實(shí)用新型的中冷器殼體內(nèi)設(shè)有多個(gè)熱管，當(dāng)壓縮后的高溫空氣從進(jìn)氣口進(jìn)入中冷器后，熱管利用熱傳導(dǎo)原理與相變介質(zhì)的快速熱傳遞性質(zhì)，熱管蒸發(fā)端內(nèi)部的工作液體蒸發(fā)吸收大量的熱量，工作液體蒸發(fā)后成為氣體，上升到冷凝端,冷凝端的高溫氣體受冷卻通道內(nèi)冷卻介質(zhì)的冷卻，液化成液體，在熱管毛細(xì)力的作用下，液化的液體回流到蒸發(fā)端，如此循環(huán)；同時(shí)，冷卻通道的冷卻介質(zhì)將液化釋放的熱量帶走；工作液體在熱管內(nèi)循環(huán)相變，熱空氣從中冷器出氣口排出時(shí)溫度降低，從而實(shí)現(xiàn)高效將熱量從高溫空氣中帶走，到達(dá)降溫的目的。
[0026]此外，本實(shí)用新型的中冷器，只有熱管和冷卻管道、頂蓋通過(guò)焊接連接，其余連接部分不需要焊接，減少了因?yàn)楹附舆B接所帶來(lái)的焊接疲勞強(qiáng)度大，操作規(guī)程復(fù)雜的問(wèn)題，不會(huì)使焊接接縫處產(chǎn)生裂隙，導(dǎo)致中冷器開裂泄漏，影響工作性能，從而本實(shí)用新型中冷器運(yùn)行可靠度高。
[0027]進(jìn)一步，熱管的蒸發(fā)端外表面設(shè)有多個(gè)翅片，高溫空氣進(jìn)入中冷器后，與翅片交換熱量，翅片將熱量傳遞給熱管，熱管蒸發(fā)端能更好的吸收大量的熱量，換熱效率更高。
[0028]進(jìn)一步，熱管內(nèi)表面沿軸向設(shè)有多個(gè)凹槽，熱管內(nèi)表面橫截面為鋸齒狀，或者熱管內(nèi)表面燒結(jié)絲網(wǎng)或金屬粉末，這都增加了熱管與工作液體的接觸面積，工作液體蒸發(fā)吸熱更快，換熱效率更高，冷卻效果更好。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1是本實(shí)用新型中冷器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2是本實(shí)用新型熱管與翅片的連接示意圖；
[0031]圖3是翅片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖4是中冷器殼體頂蓋示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0033]為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0034]如圖1-4所示，本實(shí)用新型提供一種中冷器，包括:
[0035]內(nèi)部為中空的中冷器殼體10，在所述中冷器殼體10上設(shè)有進(jìn)氣口(圖中黑色箭頭所示)及出氣口(圖中黑色箭頭所示)，所述中冷器殼體10包括中冷器殼體本體和與中冷器殼體本體連接的頂蓋50，所述頂蓋50和所述中冷器殼體10本體通過(guò)焊接密封或機(jī)械密封，所述頂蓋50和中冷器殼體10本體也可集成為一體,在頂蓋50上設(shè)有多個(gè)第一開孔51 ;所述中冷器殼體10內(nèi)設(shè)有至少一排熱管20，所述熱管20包括蒸發(fā)端和冷凝端；
[0036]所述中冷器還包括:多個(gè)兩端開口的冷卻管道40，所述冷卻管道40內(nèi)設(shè)有冷卻介質(zhì)，所述冷卻介質(zhì)能夠通過(guò)所述開口在所述冷卻管道40內(nèi)流通；所述冷卻管道的管壁設(shè)有多個(gè)第二開孔，所述第二開孔與所述熱管20 —對(duì)一設(shè)置，所述冷凝端穿過(guò)頂蓋50的第一開孔51插入所述冷卻管道40管壁上的第二開孔，進(jìn)入冷卻管道40內(nèi)，熱管20與第二開孔接觸處通過(guò)焊接密封。
[0037]具體說(shuō)來(lái)，本實(shí)施例中冷器殼體10內(nèi)設(shè)有多排熱管20，所述熱管20并排排列，所述冷凝端穿過(guò)頂蓋50上的第一開孔51，在第一開孔51上安裝熱管20后，利用釬焊的方式密封鎖死；所述熱管20的內(nèi)表面橫截面為圓形，熱管20蒸發(fā)端設(shè)有多個(gè)翅片30，翅片30為鋁合金翅片，熱管20設(shè)于翅片30上的第三開孔31內(nèi)，熱管20和翅片30形成翅片管，第三開孔31和熱管20緊密結(jié)合并且擠壓熱管20，使鋁合金翅片30產(chǎn)生彈性形變，加緊了熱管20與翅片30的結(jié)合強(qiáng)度。
[0038]在所述熱管20蒸發(fā)端內(nèi)填充適量的工作液體，所述工作液體為中性液體，中性液體可以為水或甲醇或乙醇或其它中性液體。
[0039]其中，熱管20為紫銅軟態(tài)管。
[0040]需注意的是，翅片30應(yīng)根據(jù)中冷器殼體10的內(nèi)部尺寸，充滿整個(gè)中冷器殼體10以保證熱空氣與翅片30有最大的接觸面積，且所有翅片30的安裝方向應(yīng)一致，以保持內(nèi)部空氣流動(dòng)阻力最小。
[0041]其中，所述的熱管20是利用熱傳導(dǎo)原理與相變介質(zhì)的快速熱傳遞性質(zhì)，蒸發(fā)制冷，使得熱管兩端溫度差很大，使熱量快速傳導(dǎo)。典型的熱管由管殼、吸液芯和端蓋組成，將管內(nèi)抽成負(fù)壓后充以適量的工作液體，這種液體沸點(diǎn)低，容易揮發(fā)，使緊貼管內(nèi)壁的吸液芯毛細(xì)多孔材料中充滿液體后加以密封。管的一端為蒸發(fā)端(加熱段)，另一端為冷凝端(冷卻段)。
[0042]加熱熱管的蒸發(fā)端，管芯內(nèi)的工作液體受熱蒸發(fā)，并帶走熱量，該熱量為工作液體的蒸發(fā)潛熱，蒸汽從中心通道流向熱管的冷凝端，凝結(jié)成液體，同時(shí)放出潛熱，在毛細(xì)力的作用下，液體回流到蒸發(fā)端。這樣，就完成了一個(gè)閉合循環(huán)，從而將大量的熱量從加熱段傳到散熱段。當(dāng)加熱段在下，冷卻段在上，熱管呈豎直放置時(shí)，工作液體的回流靠重力足可滿足，無(wú)須毛細(xì)結(jié)構(gòu)的管芯。
[0043]繼續(xù)參照?qǐng)D1，所述冷卻管道40材質(zhì)為紫銅，具有冷卻管入口(圖中黑色箭頭所示)和冷卻管出口(圖中黑色箭頭所示)，所述冷卻介質(zhì)為水或空氣，冷卻管道40內(nèi)的冷卻介質(zhì)與熱管20的冷凝端充分接觸。
[0044]本實(shí)施例中，中冷器垂直布置，當(dāng)中冷器工作時(shí)，經(jīng)增壓器壓縮后的高溫空氣從進(jìn)氣口進(jìn)入中冷器后，與翅片30交換熱量，使得緊貼鋁合金翅片30的熱管20利用熱傳導(dǎo)原理與相變介質(zhì)的快速熱傳遞性質(zhì)，蒸發(fā)端內(nèi)部的工作液體蒸發(fā)吸收大量的熱量，工作液體蒸發(fā)后成為氣體，上升到冷凝端，冷凝端的高溫氣體受冷卻通道40內(nèi)冷卻介質(zhì)的冷卻，液化成液體，在重力的作用下，液化的液體回流到蒸發(fā)端，如此循環(huán)；同時(shí)，冷卻介質(zhì)在冷卻通道40內(nèi)流通將液化釋放的熱量帶走；工作液體在熱管20內(nèi)循環(huán)相變，熱空氣從中冷器出氣口排出時(shí)溫度降低，從而實(shí)現(xiàn)高效將熱量從高溫空氣中帶走，到達(dá)降溫的目的。
[0045]本實(shí)施例中，為加大工作液體與熱管20的接觸面積，在熱管20內(nèi)表面設(shè)有鋸齒，使得熱管內(nèi)表面的橫截面呈鋸齒狀；或者熱管20內(nèi)表面具有燒結(jié)層(圖未示出)，所述燒結(jié)層由金屬粉末或絲網(wǎng)在內(nèi)表面燒結(jié)而成；或者所述熱管20內(nèi)表面沿軸向設(shè)有多個(gè)環(huán)形凹槽(圖未示出)，所述環(huán)形凹槽環(huán)繞熱管的中軸線；這些結(jié)構(gòu)都增加了熱管與工作液體的接觸面積，工作液體蒸發(fā)吸熱更快，換熱效率更高，冷卻效果更好。
[0046]本實(shí)施例中冷器既可以與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)一起垂直布置，也可以布置在進(jìn)氣格柵兩側(cè)或布置在發(fā)動(dòng)機(jī)頂部。
[0047]此外，本實(shí)施例的中冷器，熱管20和冷卻管道40、頂蓋通過(guò)焊接連接，其余連接部分不需要焊接，減少了因?yàn)楹附舆B接所帶來(lái)的焊接疲勞強(qiáng)度大，操作規(guī)程復(fù)雜的問(wèn)題，發(fā)動(dòng)機(jī)在惡劣工況下工作時(shí)也不會(huì)使焊接接縫處產(chǎn)生裂隙，導(dǎo)致中冷器開裂泄漏，影響工作性能，從而本實(shí)用新型中冷器運(yùn)行可靠度高。
[0048]本實(shí)用新型還提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)，包括所述中冷器，所述發(fā)動(dòng)機(jī)為渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)或機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0049]本實(shí)用新型還提供一種汽車，包括所述發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0050]本實(shí)用新型還提供一種船舶，包括所述發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0051]雖然本實(shí)用新型披露如上，但本實(shí)用新型并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種中冷器，包括中冷器殼體，所述中冷器殼體上設(shè)有進(jìn)氣口及出氣口， 其特征在于，還包括: 至少一排設(shè)于所述中冷器殼體內(nèi)的熱管，所述熱管并排排列，所述熱管包括蒸發(fā)端和冷凝端，所述熱管內(nèi)填充適量的工作液體； 多個(gè)兩端開口的冷卻管道，所述冷卻管道內(nèi)設(shè)有冷卻介質(zhì)，所述冷卻介質(zhì)通過(guò)所述開口在所述冷卻管道內(nèi)流通；所述冷卻管道的管壁設(shè)有多個(gè)開孔，所述開孔與所述熱管一對(duì)一設(shè)置，所述冷凝端穿過(guò)所述開孔插入所述冷卻管道內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的中冷器，其特征在于，所述熱管表面設(shè)有多個(gè)翅片， 所述翅片與所述熱管形成翅片管。
3.如權(quán)利要求2所述的中冷器，其特征在于，所述熱管套設(shè)多個(gè)翅片。
4.如權(quán)利要求1所述的中冷器，其特征在于，所述工作液體為中性液體。
5.如權(quán)利要求4所述的中冷器，其特征在于，所述中性液體為水或甲醇或乙醇。
6.如權(quán)利要求1所述的中冷器，其特征在于，所述熱管內(nèi)表面橫截面為圓形。
7.如權(quán)利要求1所述的中冷器，其特征在于，所述熱管內(nèi)表面沿軸向設(shè)有多個(gè)環(huán)形凹槽，所述環(huán)形凹槽環(huán)繞熱管的中軸線。
8.如權(quán)利要求7所述的中冷器，其特征在于，所述熱管內(nèi)表面橫截面呈鋸齒狀。
9.如權(quán)利要求1所述的中冷器，其特征在于，在所述熱管內(nèi)表面具有燒結(jié)層。
10.如權(quán)利要求1所述的中冷器，其特征在于，所述冷卻介質(zhì)為水或空氣。
11.一種發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，包括權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述中冷器。
12.如權(quán)利要求11所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)為渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)或機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。
13.—種汽車,其特征在于,包括權(quán)利要求11-12任一項(xiàng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)。
14.一種船舶，其特征在于，包括權(quán)利要求11-12任一項(xiàng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)。
【文檔編號(hào)】F02B29/04GK204082310SQ201420506673
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】陳川, 翁洋, 吳濤, 張?zhí)K 申請(qǐng)人:上海汽車集團(tuán)股份有限公司