CN101936212B - 一种车用双级中冷装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车用双级中冷装置，属于汽车领域。一种车用双级中冷装置设于发动机增压器与发动机的进气歧管之间，所述发动机的电控单元控制所述增压器动作，所述中冷装置为两级中冷器，包括通过管路顺次串联的第一级中冷器和第二级中冷器。本发明实施例所述车用双级中冷装置，采用包括通过管路顺次串联的第一级中冷器和第二级中冷器，能够在充分利用整车布置空间的情况下，满足汽车冷却效率的需求。

Description

一种车用双级中冷装置

技术领域

本发明涉及一种中冷装置，特别涉及一种车用双级中冷装置。

背景技术

在内燃机研究方面，最主要的任务之一就是在提高单位体积功率的同时，也要追求降低燃油消耗和有害物质的排放。目前，多数车辆采用增压发动机来解决此问题。以采用涡轮增压的柴油发动机为例加以说明：柴油发动机采用废气涡轮增压技术后，使燃料能够完全燃烧，可降低一氧化碳CO和碳氢化合物的生成量。若采用涡轮增压中冷技术柴油发动机的功率还可提高20％～30％。因此，涡轮增压中冷装置的使用，意味着可以用小排量的发动机替代大排量发动机，减轻发动机和整车质量，提高经济性和排放性。

而对于增压发动机来说，中冷器是增压系统的重要组成部件。无论是机械增压发动机还是涡轮增压发动机，都需要在增压器与发动机进气歧管之间安装中冷器。安装中冷器的目的在于：冷却增压后被提高的气流温度，增高气流单位体积的氧气含量，提高空燃比，使燃料燃烧更充分，从而达到提高发动机功率的目的。

按冷却介质的不同，中冷器可分为：空对空中冷器(即风冷式中冷器)和水对空中冷器(即水冷式中冷器)。

风冷式中冷器是利用外界空气对通过中冷器的空气进行冷却。风冷式中冷器包括散热芯体和两端的气室，散热芯体主要由流通管和散热片组成。而大部分涡轮增压发动机使用的都是风冷式中冷器。

水冷式中冷器是利用循环冷却水对通过中冷器的空气进行冷却。水冷式中冷器包括散热芯体和中冷器壳体，散热芯体主要由流通管和散热片组成。水冷式中冷器的壳体上连接有循环水管，冷却水在水泵的作用下不断循环，将流通管内的压缩空气冷却。水冷式中冷器的应用比较少，一般用在发动机中置或后置的车辆上，以及大排量发动机上。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

风冷式中冷器是利用车辆迎面风对增压后空气进行冷却，由于冷却空气温度比水温要低，相对可以达到较低的进气温度，但一般需要较长的连接管路，对布置空间的要求很高。

水冷式中冷器由于受冷却液温度的限制，水空中冷后的增压空气很难达到较低的进气温度(如80℃以下)；其次，由冷却液带走的这部分热量，实际上还要通过水箱散发到大气中，无形之中增加了冷却装置水散热器的负担，而且从传热过程来看它是二次传热，整体的传热效率较低。

随着重增压、双级增压、复合增压(涡轮增压和机械增压并用)发动机的出现，增压后气流温度越来越高，同时由于受到整车布置空间的限制，现有的水冷中冷器或风冷中冷器难以满足冷却效率的要求。

发明内容

为了克服现有的中冷器在受到整车布置空间的限制的情况下，难以满足冷却效率的问题，本发明实施例提供了一种车用双级中冷装置。所述技术方案如下：

一种车用双级中冷装置，设于发动机增压器与发动机的进气歧管之间，所述发动机的电控单元控制所述涡轮增压器动作，所述中冷装置为两级中冷器，包括通过管路顺次串联的第一级中冷器和第二级中冷器。

进一步地，为了使流道可调，所述第一级中冷器的出口通过第一温度压力传感器、控制阀并经所述管路与所述第二级中冷器相连，所述控制阀通过旁通管路与所述进气歧管相连，所述第二级中冷器的出口经第二温度压力传感器连接至所述进气歧管，所述第一、第二温度压力传感器及所述控制阀分别与所述发动机的电控单元相连，并通过所述发动机的电控单元控制。

具体地，所述双级中冷装置是两个风冷式中冷器的组合，是两个水冷式中冷器的组合，或者是风冷式中冷器与水冷式中冷器的组合。

进一步地，所述双级中冷装置是风冷式中冷器与水冷式中冷器的组合，其中，第一级中冷器为水冷式中冷器，所述水冷式中冷器包括出气室，第二级中冷器为风冷式中冷器，所述风冷式中冷器包括进气室，所述出气室与所述进气室为同一室或不同室。

进一步地，所述水冷式中冷器与所述发动机分别设有冷却回路，所述水冷式中冷器的冷却回路与所述发动机的冷却回路为相同的冷却回路或不同的冷却回路。

进一步地，所述风冷式中冷器的前方或后方设置冷却风扇。

具体地，所述水冷式中冷器的冷却回路为独立的中冷冷却回路，其中串联有低温散热器及中冷装置独立水泵。

具体地，所述双级中冷装置用于单级涡轮增压发动机、单级机械增压发动机、双级涡轮增压发动机或复合增压发动机。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：相比现有技术，本发明实施例所述车用双级中冷装置，采用包括通过管路顺次串联的第一级中冷器和第二级中冷器，能够在充分利用整车布置空间的情况下，满足汽车冷却效率的需求。

附图说明

图1是本发明实施例1中提供的包括双级风冷式中冷器的车用双级中冷装置的结构示意图；

图2是本发明实施例2中提供的包括一级水冷式中冷器和二级风冷式中冷器的车用双级中冷装置的结构示意图。

附图中，各标号所代表的组件列表如下：

1冷凝器，2散热器，3排气歧管，4节温器，5进气歧管，6冷却风扇，7进气系统，8增压器，9排气系统，10发动机水泵，11第一级中冷器，12第一温度压力传感器，13第二级中冷器，14第二温度压力传感器，15电控单元，16发动机，17低温散热器，18中冷装置独立水泵，19控制阀，20旁通管路。

中心线—为液体管路，

细虚线—控制线路，

粗实线—为气体管路。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见图1，本发明实施例提供了一种车用双级中冷装置，设于发动机增压器8与发动机16的进气歧管5之间，所述发动机16的电控单元15控制所述增压器8动作，所述中冷装置为两级中冷器，包括通过管路顺次串联的第一级中冷器11和第二级中冷器13。

具体地，所述双级中冷装置是两个风冷式中冷器的组合，是两个水冷式中冷器的组合，或者是风冷式中冷器与水冷式中冷器的组合。

具体地，所述双级中冷装置可用于单级涡轮增压发动机、单级机械增压发动机、双级涡轮增压发动机或复合增压发动机。

如图1所示，本发明实施例1所述的两级中冷装置的结构示意图，本发明实施例1以两级风冷式中冷器为例加以说明，所述中冷装置设置在增压器8及进气歧管5之间，所述中冷装置包括通过管路串联连接的第一级中冷器11和第二级中冷器13。第一级中冷器11的出口通过第一温度压力传感器12、控制阀19并经所述管路与第二级中冷器13相连，控制阀19通过旁通管路20与进气歧管5相连，第二级中冷器13的出口经第二温度压力传感器14连接至进气歧管5。第一温度压力传感器12、第二温度压力传感器14及控制阀19分别通过信号线路与所述发动机16的电控单元15相连，并通过所述发动机16的电控单元15控制。本例中，第一级中冷器11、第二级中冷器13均为风冷式中冷器，第一温度压力传感器12、第二温度压力传感器14均为风冷温度压力传感器。

本发明实施例1所述中冷装置的工作原理：参见图1，散热器2的循环管路包括：由散热器2出口经发动机水泵10及节温器4至散热器2入口的循环回路。发动机16排气歧管3排出的气体经过排气系统9排到空气中，进气系统7的气体经过增压器8加压，增压后的空气依次通过串联连接的第一级中冷器11与第二级中冷器13，但由于在第一级中冷器11的出口安装有控制阀19，根据第一温度压力传感器12采集的信号，传输给发动机16电控单元15，经发动机16电控单元15判别后输出控制指令，当第一级中冷器11的出口气流温度较低时，直接通过旁通管路20到达进气歧管5；当第一级中冷器11的出口气流温度较高时，经过第二级中冷器13进行进一步冷却，而后再到达进气歧管5。故此实现了流道可调，达到了结构的优化利用。

如图2所示，本发明实施例2所述的两级中冷装置的结构示意图，实施例2与实施例1的主要不同之处在于：本发明实施例2所述双级中冷装置是风冷式中冷器与水冷式中冷器的组合，水冷式中冷器采用了单独的冷却回路，第一个温度压力传感器12为水冷温度压力传感器，第二温度压力传感器14为风冷温度压力传感器，其他之处相同，本例不再赘述。

本实施例2，其中，第一级中冷器11为水冷式中冷器，所述水冷式中冷器包括出气室；第二级中冷器13为风冷式中冷器，所述风冷式中冷器包括进气室，为了降低整个中冷装置的压力损失，所述出气室与所述进气室为同一室，即水冷式中冷器的出气室作为风冷式中冷器的进气室。具体实施时，所述出气室与所述进气室也可以根据布置要求单独布置，即为不同室，

本例中，所述水冷式中冷器的冷却回路与所述发动机16的冷却回路为不同的冷却回路，即所述水冷式中冷器的冷却回路为独立的中冷冷却回路，包括连接第二级中冷器12的中冷装置独立水泵18和连接管道。为了冷却第二级中冷器12即水冷式中冷器中独立循环水路的水，所述中冷冷却回路串联有低温散热器17，从而达到提高散热效率的效果。低温散热器17布置在冷风容易到达的地方，如可以布置在汽车前格栅吸风处，与冷却装置共用冷却风扇6，也可以布置在轮罩内侧或者发动机16上方(例如可以在前舱盖开设进风口)，或采用独立风扇冷却。

具体实施时，中冷冷却回路还可以与发动机16的散热器2共用一个冷却水路。水冷式中冷器体积较小，可以布置在离发动机16附近，甚至集成在发动机16上，以降低装置压力损失，提高冷却效率。

在第一级中冷器11即水冷式中冷器中，由于受冷却液温度的限制，水冷式中冷器冷却后的增压空气很难达到较低的进气温度(如80℃以下)，需要再经第二级中冷器13即风冷中冷器中冷却，而风冷式中冷器依靠车辆迎面风和冷却风扇6进行冷却，冷却效果不够好，需要在所述风冷式中冷器的前方或后方设置冷却风扇6，加强冷却效果。本例中，冷却风扇6是采用置于风冷式中冷器前方的吹风式，具体实施时，也可以采用置于风冷式中冷器后方的吸风式，冷却风扇6的转速由ECU(Electronic Control Unit，电子电控单元)根据温度压力传感器的输入信号来控制。

本发明实施例2的工作原理：发动机16开始运转后，发动机16电控单元15根据第一级中冷器11，即水冷式中冷器出口的第一温度压力传感器12的采集数据，按照预先设定的程序来控制节温器4分流水量的大小，根据第二级中冷器13，即风冷式中冷器出口的第二温度压力传感器14的采集信号来控制冷却风扇6的转速。由于，控制阀19安装在第一级中冷器11的出口，根据温度压力传感器12的输入信号，温度较低时(一般低于75℃)，经第一级中冷器11冷却后的气流直接通过旁通管路20到达进气歧管5；温度较高时(一般高于经第一级中冷器11冷却后的气流)，经第一级中冷器11冷却后的气流再经过第二级中冷器进行进一步冷却，然后到达进气歧管5。

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

Claims (7)

1.一种车用双级中冷装置，设于发动机增压器与发动机的进气歧管之间，所述发动机的电控单元控制所述增压器动作，所述中冷装置为两级中冷器，包括通过管路顺次串联的第一级中冷器和第二级中冷器，其特征在于，所述第一级中冷器的出口通过第一温度压力传感器、控制阀并经所述管路与所述第二级中冷器相连，所述控制阀通过旁通管路与所述进气歧管相连，所述第二级中冷器的出口经第二温度压力传感器连接至所述进气歧管，所述第一温度压力传感器、第二温度压力传感器及所述控制阀分别与所述发动机的电控单元相连，并通过所述发动机的电控单元控制。

2.如权利要求1所述的车用双级中冷装置，其特征在于，所述双级中冷装置是两个风冷式中冷器的组合，是两个水冷式中冷器的组合，或者是风冷式中冷器与水冷式中冷器的组合。

3.如权利要求2所述的车用双级中冷装置，其特征在于，所述双级中冷装置是风冷式中冷器与水冷式中冷器的组合，其中，第一级中冷器为水冷式中冷器，所述水冷式中冷器包括出气室，第二级中冷器为风冷式中冷器，所述风冷式中冷器包括进气室，所述出气室与所述进气室为同一室或不同室。

4.如权利要求3所述的车用双级中冷装置，其特征在于，所述水冷式中冷器与所述发动机分别设有冷却回路，所述水冷式中冷器的冷却回路与所述发动机的冷却回路为相同的冷却回路或不同的冷却回路。

5.如权利要求4所述的车用双级中冷装置，其特征在于，所述风冷式中冷器的前方或后方设置冷却风扇。

6.如权利要求5所述的车用双级中冷装置，其特征在于，所述水冷式中冷器的冷却回路为独立的中冷冷却回路，其中串联有低温散热器及中冷装置独立水泵。

7.如权利要求1-6任一权利要求所述的车用双级中冷装置，其特征在于，所述双级中冷装置用于单级涡轮增压发动机、单级机械增压发动机、双级涡轮增压发动机或复合增压发动机。

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