【技研】中冷器的设计

一、中冷器的作用

       用空气作为热交换介质，通过空-空中冷器把增压后的进气空气冷却到足够低的温度，以降低柴油机热负荷，提高经济性。

       那么降低发动机温度，对发动机有哪些好处呢？下面做些简单介绍：

        ● 发动机排出的废气的温度非常高，通过增压器的热传导会提高进气的温度。而且，空气在被压缩的过程中密度会升高，同时也导致增压器排出的空气温度升高，随气压升高，但氧气密度降低，从而影响发动机的有效充气效率。如果想要进一步提高充气效率，就要降低进气温度。有数据表明，在相同的空燃比条件下，增压空气的温度每下降10 ℃，发动机功率就能提高3%～5%。

        ● 如果未经冷却的增压空气进入燃烧室，除了会影响发动机的充气效率外，还很容易导致发动机燃烧温度过高，造成爆震等故障，而且会增加发动机废气中的NOx的含量，造成空气污染。为了解决增压后的空气升温造成的不利影响，因此需要加装中冷器来降低进气温度。。

        ● 减少发动机燃料消耗。

        ● 提高对海拔高度的适应性。在高海拔地区，采用中冷可使用更高压比的压气机，这使发动机得到更大功率，提高了汽车的适应性。

二、中冷器的质量设计要求

        ● 材料要求：中冷器所用的相应材料，应分别满足GB 3880、YS/T 69、GB 4437.1、GB 3614、GB 3194、GB 3190的要求。

        ● 铝合金板材的表面质量要求：

           1）板材表面不允许有裂纹、裂边、腐蚀、穿通气孔、硝盐痕，不允许有扩散斑点；

           2）板材表面允许有轻微的压划痕等缺陷，但缺陷深度不得超过板材厚度的允许偏差，并应保证最小厚度。

        ● 钎接用铝合金板材的表面质量要求：

           1）板材表面不允许有裂纹、腐蚀、穿通气孔；

           2）板材表面允许有轻微的压划痕。

        ● 铝合金管的表面质量要求：

           1）管材表面应光滑，不允许有裂纹；

           2）管材表面的缺陷深度不得超过管材内、外径的允许偏差范围，并应保证管材的最小尺寸。

        ●  铝合金箔的表面质量要求：

           1）铝合金箔的表面应洁净、平整，不允许有裂纹、压折、碰伤和腐蚀斑痕；

           2）合金箔的表面应整洁，不允许有碰伤、脏污，边部允许有不严重的毛边；

           3）合金箔应缠在表面洁净的金属管上，管的内径为75+1 0mm，外径应不大于80 mm，管长应等于箔宽，但是最长不超过箔宽1.5 mm，直立取放时，不允许层与层间滑动及脱出； 

           4）合金箔箔卷内的断头次数，每卷不得多于1次。

        ●  外观质量要求：

            1） 冷却管焊缝应牢固、密封。冷却管外表面应光洁、平直，不允许有明显的凹陷。冷却管端面应平整、无毛刺、压皱和截面减少的现象；

            2） 每条散热带的波峰数允差为±1峰，波峰节距平均允差为±0.15 mm。中冷器芯子组装好后，上述偏差不得引起芯子高度变化；

             3） 紊流片的节距允差为±1 mm，紊流片的波峰数允差±1峰；

             4） 散热带、紊流片和冷却管的焊合必须牢固。散热带和紊流片的波峰节点与冷却管的二平面管壁有效平面长度的焊合率不得低于90%；

             5） 每根冷却管中紊流片在整个长度中允许拼接，但在拼接处必须对齐，紊流片装入冷却管后二端不得出现皱折。波峰错位不得出现挤靠现象；

             6） 主板与冷却管的焊合必须牢固、密封。管子二端面应伸出主板内底面5±1.5 mm；

             7） 主板与冷却管的焊接处如有脱焊、虚焊，允许用氩弧焊或其它能保证强度的方法补焊；允许紊流片端面出现局部熔包，但由此引起的紊流片端部料厚变化不得超过0.5 mm；

             8） 芯子总成经钎焊后，对角线的长度差不得大于5 mm；

             9） 左、右气室与芯子总成的氩弧焊接必须牢固、密封。焊缝应平整，不得有毛刺；

           10） 中冷器总成不允许有压伤、碰伤现象，具体要求根据各个公司和供应商之间的技术水平决定。

           11） 中冷器在额定流量下中冷器的压力降应不超过12.8 kPa，为满足使用要求，中冷器的额定流量一般按发动机标定工况下进气量的1.1 倍来确定；

           12） 中冷器应有足够的散热面积和迎风面积，以保证发动机在标定工况下出口温度不高于规定值：在最终选定的风扇流量、冷风压降的情况下，车辆行驶的全负荷工况，中冷器的出口温度相对于环境温度的温升，对于载货汽车不应大于25 ℃；

           13） 空-空中冷器应布置在散热器前端，即风先冷却中冷器后再冷却散热器。且不能互相遮挡芯部，接触处用海绵密封；

            14） 据发动机的有关技术参数先用理论计算公式初步确定中冷器的总散热面积，并在此基础上增加10%~15%的余量，推荐散热面积 0.12~0.20m2/kW，迎风面积 0.20~0.29m2/100kW；

            15） 应尽量使中冷器进、出气口内表面光滑，并保证各连接和圆角处无死角、急弯。还应考虑气室大小、形状对效率的影响；

             16） 中冷器进、出气管直径不能小于发动机的进、出气口直径。

三、中冷器散热面积的计算

        ● 先进行中冷器平均温度的计算：

       ● 中冷器散热面积的计算：

        ● 增压空气散热量计算：

        ● 冷空气吸收热量计算：

        ● 增压空气散热量与冷空器吸收热量关系：

三、中冷器涉及到的国家标准

       ● QC T 828-2010 汽车空-空中冷器技术条件