CN213175821U - 一种新型高可靠性汽车中冷器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种新型高可靠性汽车中冷器，包括依次串联的进气室、芯子、出气室；芯子内包括交替设置的中冷器管和散热带。本实用新型的中冷器气流畅通，有利于降低进入发动机的空气温度和增加进气密度。通过采用合理的尺寸匹配和强度匹配以及新颖的中冷器管结构，克服了市面上大部分中冷器分别具备的某些缺点，如风阻大，热交换效率低，压力降大，易断裂，制造成本高等，具有轻量化，风阻小，耐腐蚀、热交换效率高，强度高，材料成本低等优点。在密封性、散热性、压力降、静压、抗振动性、抗高温冲击等性能上均有优异的表现，中冷器总成重量减轻，有助于整车的轻量化，有效降低整车燃油消耗，具有良好的应用前景。

Description

一种新型高可靠性汽车中冷器

技术领域

本实用新型涉及汽车发动机附件技术领域，具体涉及一种新型高可靠性汽车中冷器。

背景技术

发动机采用废气涡轮增压技术后，燃料能够完全燃烧，可降低CO和HC的生成量；采用涡轮增压技术还可提高发动机的功率。新型涡轮增压器的使用，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。但是增压后的进气温度非常高，在某种程度上讲不但影响进气量，增大燃油消耗，而且增加了发动机的热负荷和机械负荷，给增压技术的普遍应用带来很多负面影响。中冷器是弥补涡轮增压式发动机缺陷的产物，它位于涡轮增压器和发动机空气入口之间，功用在于降低增压空气进气温度，提高进气密度，从而提高了发动机单位体积功率，降低燃油消耗和有害物质的排放等。由于空间上的约束中冷器，在轿车上的应用国内相对较少乃至空白。轿车随着当今发动机技术的发展，增压***等先进技术的采用，中冷***的应用日益普遍。

现有的中冷器中，中冷器主片与中冷器管道之间采用直接钎焊的方法，中冷器主片的钎焊强度差，中冷器管强度低，使用过程中由于高压高温容易振动开裂，影响中冷器的使命寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种强度高、稳定性高、风阻低、使用寿命长的信息高可靠性汽车中冷器。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种新型高可靠性汽车中冷器，包括中冷器本体，所述中冷器本体包括依次串联的进气室、芯子、出气室；所述芯子内包括交替设置的中冷器管和散热带；

所述中冷器管的外管体由整片金属材料弯折成扁平状后焊接而成；

所述外管体两端、位于其两侧壁的内壁各设有1个加固片，同一端的2

个加固片之间设有内翅片；

所述加固片的横截面呈“[”型，外管体同一端的2个加固片对称设置；所述加固片的长度为10.0-200.0mm，厚度为0.20-10mm。

优选地，所述加固片的长度为20.0-200.0mm，厚度为0.20-0.40mm。

优选地，所述内翅片沿其径向为折线形设置，形成多个槽口上下交错分布的扰流槽，所述扰流槽的横截面为上宽下窄的梯形。

优选地，所述芯子的高度为540.0-750.0mm，宽度为490.0-710.0mm，厚度为50.0-65.0mm。

优选地，所述外管体的宽度为20.0-150.0mm，厚度为3.0-20.0mm，壁厚为0.20-0.80mm。

优选地，所述外管体的宽度为25.0-150.0mm。

优选地，所述外管体的宽度为25.0-55.0mm。

优选地，所述外管体的厚度为3.0-10.0mm。

优选地，所述扰流槽的槽底与外管体的内壁接触。

优选地，所述内翅片沿其轴向为折线形设置，使其轴向的扰流槽沿其轴向左右交错分布。

优选地，所述进气室上设有进气口，所述出气室上设有出气口。

优选地，所述进气室和出气室对称设置于中冷器本体两侧，进气口和出气口也为对称设置。

优选地，所述进气室和出气室对称设置于中冷器本体两侧，所述进气口和出气口分别向中冷器本体另一侧边延伸，进气口与进气室的连接处呈圆滑过渡；出气口与出气室连接处呈圆滑过渡。

本实用新型由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

1、减重已经成为汽车节能、环保、减排的主要手段之一，对于中冷器而言，材料减薄是降低重量、节约成本、提高热交换效率的主要手段。目前许多中冷器采用如附图15的中冷器管制作中冷器芯子，然而，使用时若是要降低中冷器重量，中冷器管的管壁需要较薄，则其强度不足，使中冷器管在使用时易振动，热冲击性能差，久而久之中冷器易发生断裂现象(如进气端气室与主片/管头脱焊或开裂)，使用寿命短。但是如果要加大中冷器管的强度，则需要加厚其管壁，在这种情况下，考虑到整体尺寸，散热带和内翅片薄，散热带强度不足以将管壁变形，散热带、内翅片都很难与中冷器管的管壁紧密接触，难以达到焊接要求的间隙，这必然会造成内翅片与中冷器管表面焊合率降低，甚至不能形成焊接接头。同时中冷器芯子在钎焊炉内加热时，由于中冷器管的热容量变大，加热室温升慢，强度下降慢，而散热带和内翅片的温升快，强度下降快，会加剧散热带、内翅片与中冷器管的管壁接触的不紧密程度，同样容易造成中冷器振动幅度大，易断裂，使用寿命减短等问题。

专利申请CN110439672A在中冷器管末端***加固片，虽然增加了强度，但是冷、热空气进行热交换时，中冷器管内的风阻较大，加大出口热空气的压力降，抵消了空气温度下降的效果，降低中冷器换热效率。

本实用新型的中冷器芯子内使用的中冷器管在外管体两端分别***2片加固片，在不增加管壁厚度的情况下提高外管体强度和提高换热效率，在相同通风量情况下，带走的热量更多，在相同芯子正面面积的情况下，风阻和压力降有所降低。并且由于提高了强度，管壁与散热带和内翅片紧密接触，热交换效率高，在汽车冷、热车时，中冷器振动小，不易发生断裂、变形、泄漏等情况，提高中冷器的使用性能和寿命。

2、本实用新型中冷器采用的中冷器管，外管体采用一个铝合金的金属片体一次弯折成型，材质轻便，生产上容易实现弯折，大大节约了加工时间，生产效率高。外管体侧壁内部***呈“[”形状的加固片，对称设置之后中冷器管末端横截面如附图12所示，很好地弥补了在芯子钎焊时外管体侧壁厚度的损失，增加焊接强度，进一步强调外管体整体的强度和稳定性，而且在外管体宽度方向上的厚度较小的情况下，保证了外管体的强度，同时在外管体的径向上基本无遮挡，风阻小，降低压力降，将其装配成中冷器芯子时，风阻小，还保有较大的工作压力，如此一来，减少了整个外管体的制造材料，降低了外管体的重量，节约材料成本。

3、铝合金温度在200℃时的蠕变应力仅为100℃时的50％左右，由于应力的作用，铝合金晶界错位加剧，发生晶界和晶内滑移，并很快出现断裂，从而影响中冷器整体使用性能。为了克服这个问题，本实用新型采用轧制工艺加工得到中冷器管的外管体，取代冷拔管，可以细化铝合金的晶粒，并消除显微组织的缺陷，从而使铝合金组织密实，力学性能得到改善，提高材料强度。同时，由于提高了晶体组织细密，使其抗腐蚀性得到提高，

4、本实用新型的中冷器，进气口与进气室之间、出气口与出气室之间均采用圆滑过渡，以保证气流畅通，更有利于降低进入发动机的空气温度和增加进气密度。由于中冷气管即拥有较薄的管壁和较强的强度，装配芯子时既能加强骨架，也能减少芯子厚度。在不影响强度的前提下，减少了中冷器的总重量，中冷器总成重量减轻，有助于整车的轻量化，有效降低整车燃油消耗。

5、本实用新型的中冷器通过采用合理的材料匹配、尺寸匹配和强度匹配，以及新颖的中冷器管结构，克服了市面上大部分中冷器分别具备的某些缺点，如风阻大，不耐腐蚀，热交换效率低，压力降大，易断裂，制造成本高等，具有轻量化，风阻小，抗腐蚀性好，热交换效率高，强度高，材料成本低等优点。本实用新型研究人员按照《汽车空-空中冷器技术条件》(QC/T828-2010)对本实用新型的产品以及现有市面上的空-空中冷器进行性能测试，本实用新型的中冷器在密封性、散热性、压力降、静压、抗振动性、抗高温冲击等性能上均有优异的表现，不仅达到全部技术要求，而且还比对比的产品高出较多。本实用新型的产品在静压测试、振动测试、压力脉冲测试以及热冲击测试结果上，与目前市面上应用最广泛的、含有图15的中冷器管的中冷器相比，提高了至少3％，80％，70％，100％，且装配时间一样，说明在相同的生产效率上，本实用新型可提供性能更优越的产品。

本实用新型的产品与采用CN110439672A管子的中冷器相比，虽然因子装配工序不同导致本实用新型产品的装配时间有所增加，但是压力降降低了至少8％。加固片的应用，在保证了本实用新型中冷器管以及中冷器整体有较强的的强度外，风阻和压力降都有所降低。具有良好的抗压、抗腐蚀性能，延长中冷器和发动机的使用性能和寿命，提高燃油经济性，降低污染物排放。

6、本实用新型的中冷器管是通过钎焊将内翅片与中冷器管的管体焊接在一起，工作时内翅片不易变形、移位，保证中冷器管和中冷器的整体稳定性。除此之外，还可使用其他的、多种设计形式的内翅片替代本实用新型的内翅片，使管子的孔数量容易进行更改，容易满足后续各种中冷器的散热要求。

由此可知，本实用新型的中冷器以及该中冷器含有的中冷器管强度大，可承受较大的工作压力，结构简单，安装方便，热交换效率高，原材料成本低，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的中冷器的正视图。

图2为本实用新型实施例1的中冷器的左视图。

图3为本实用新型实施例1的中冷器的俯视图。

图4为附图1中A处的局部放大视图。

图5为本实用新型实施例2的中冷器的主视图。

图6为本实用新型实施例2的中冷器的左视图。

图7为本实用新型实施例2的中冷器的俯视图。

图8为本实用新型实施例2的中冷器的后视图。

图9为附图5中B处的局部放大视图。

图10为本实用新型中冷器管的结构示意图。

图11为本实用新型中冷器管另一角度的结构示意图。

图12为本实用新型中冷器管的截面图。

图13为本实用新型中冷器管加固片的结构示意图。

图14为本实用新型中冷器管加固片的侧视图。

图15为现有的中冷器管的截面图。

附图标识：1-进气室，2-芯子，3-出气室，4-中冷器管，5-散热带，6-外管体，7-加固片，8-内翅片，9-扰流槽，10-进气口，11-出气口。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下举出优选实施例，对本实用新型进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本实用新型的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本实用新型的这些方面。

实施例1

如图1-4以及图10-14所示，本实施例提供一种新型高可靠性汽车中冷器，包括中冷器本体，所述中冷器本体包括依次串联的进气室1、芯子2、出气室3；所述进气室1和出气室3对称设置于中冷器本体两侧，进气室1上设有进气口10，出气室3上设有出气口11，进气口10和出气口11也为对称设置。所述芯子2内包括交替设置的中冷器管4和散热带5，本实施例的芯子2高560.0mm，宽500.0mm，厚60.0mm。

所述中冷器管4的外管体6由整片铝合金材料弯折成扁平状后焊接而成，本实施例中，外管体6宽50.0mm，最大厚度8.0mm，管壁厚0.22mm。

所述外管体6两端、位于其两侧壁的内壁各设有1个加固片7，该加固片7的横截面呈“[”型，外管体6同一端的2个加固片7对称设置呈“[]”形状；本实施例中的加固片7长30.0mm，厚0.20mm。

所述外管体6内，位于同一端的2个加固片7之间设有内翅片8，所述内翅片8沿其径向为折线形设置，形成多个槽口上下交错分布的扰流槽9，所述扰流槽9的横截面为上宽下窄的梯形，槽底与外管体6的内壁接触，并且，所述内翅片8沿其轴向为折线形设置，使其轴向的扰流槽9沿其轴向左右交错分布。本实施例中的扰流槽9的槽底宽度为3.0mm，扰流槽9两侧壁的夹角为4°，图12的截面图仅为本实施例中冷器管4的整体结构示意图，扰流槽9的实际数量根据扰流槽9槽底宽度以及外管体6的宽度而定。

本实施例中的进气室1、芯子2、出气室3的连接方式，以及芯子2内中冷器管4、散热带5的连接/钎焊方式，与常规的汽车空-空中冷器一致。

实施例2

如图5-14所示，本实施例提供一种新型高可靠性汽车中冷器，包括中冷器本体，所述中冷器本体包括依次串联的进气室1、芯子2、出气室3；所述进气室1和出气室3对称设置于中冷器本体左、右两侧，进气室1上设有进气口10，出气室3上设有出气口11，进气口10和出气口11也为对称设置，且进气口10和出气口11分别向中冷器本体顶端的侧边延伸，进气口10与进气室1的连接处呈圆滑过渡；出气口11与出气室3连接处呈圆滑过渡。所述芯子2内包括交替设置的中冷器管4和散热带5，本实施例的芯子2高735.0mm，宽710.0mm，厚48.0mm。

所述中冷器管4的外管体6由整片铝合金材料弯折成扁平状后焊接而成，本实施例的外管体6宽55.0mm，最大厚度8.0mm，管壁厚0.28mm。

所述外管体6两端、位于其两侧壁的内壁各设有1个加固片7，该加固片7的横截面呈“[”型，外管体6同一端的2个加固片7对称设置呈“[]”形状；本实施例的加固片7长120.0mm，厚0.28mm。

所述外管体6内，位于同一端的2个加固片7之间设有内翅片8，所述内翅片8沿其径向为折线形设置，形成多个槽口上下交错分布的扰流槽9，所述扰流槽9的横截面为上宽下窄的梯形，槽底与外管体6的内壁接触，并且，所述内翅片8沿其轴向为折线形设置，使其轴向的扰流槽9沿其轴向左右交错分布。本实施例中的扰流槽9的槽底宽度为3.0mm，扰流槽9两侧壁的夹角为4°，图12的截面图仅为本实施例中冷器管4的整体结构示意图，扰流槽9的实际数量根据扰流槽9槽底宽度以及外管体6的宽度而定。

本实施例中的进气室1、芯子2、出气室3的连接方式，以及芯子2内中冷器管4、散热带5的连接/钎焊方式，与常规的汽车空-空中冷器一致。

工作原理：实施例1和实施例2的工作原理相同，具体为：经过增压后的增压空气温度较高，将增压空气从进气口10进入进气室1，通过中冷器管4，冷却空气通过散热带5，冷、热空气进行换热，热空气温度下降，流经出气室3，从出气口11通出，完成增压空气的降温。

性能测试对比

按照《汽车空-空中冷器技术条件》(QC/T828-2010)对本实用新型实施例1-2的产品进行试验，具体为密封性能试验，散热性能、压力降试验，静圧试验，振动试验，压力脉冲试验，热冲击试验等。并且与其他的空-空中冷器进行压力降、静压、振压力脉冲、热冲击、装配时间等性能或指标的对比。对照1的空-空中冷器结构与实施例1的结构一样，区别之处为，对照1所使用的中冷器管如图15所示，该中冷器管为现在中冷器应用最广泛的管子。对照2的空-空中冷器结构与实施例2的结构一样，区别之处为，对照2所使用的中冷器管为公开号为CN110439672A的实用新型专利申请所述的中冷器散热管。

表1 性能试验结果

如表1所示，本实用新型实施例1-2的中冷器各性能均达到技术要求。经过测试，相比对照1，本实用新型实施例1-2的压力降最多增加了0.3％，压力降增加幅度极小，但是在静压测试、振动测试、压力脉冲测试以及热冲击测试上，2个实施例的产品提高了至少3％，80％，70％，100％，且装配时间一样，说明在相同的生产效率上，本实用新型可提供性能更优越的产品。

实施例1-2的产品与对照2相比，压力降降低了至少8％，但是由于加工工艺上的区别，装配时间较多，其余性能相同。加固片的应用，在保证了中冷器管以及中冷器整体有较强的的强度外，风阻和压力降都有所降低。具有良好的抗压、抗腐蚀性能，延长中冷器和发动机的使用性能和寿命，提高燃油经济性，降低污染物排放。

Claims (9)

1.一种新型高可靠性汽车中冷器，包括中冷器本体，其特征在于，所述中冷器本体包括依次串联的进气室、芯子、出气室；所述芯子内包括交替设置的中冷器管和散热带；

所述中冷器管的外管体由整片金属材料弯折成扁平状后焊接而成；

所述外管体两端、位于其两侧壁的内壁各设有1个加固片，同一端的2个加固片之间设有内翅片；

所述加固片的横截面呈“[”型，外管体同一端的2个加固片对称设置；所述加固片的长度为10.0-200.0mm，厚度为0.20-10.00mm。

2.根据权利要求1所述的新型高可靠性汽车中冷器，其特征在于，所述内翅片沿其径向为折线形设置，形成多个槽口上下交错分布的扰流槽，所述扰流槽的横截面为上宽下窄的梯形。

3.根据权利要求1所述的新型高可靠性汽车中冷器，其特征在于，所述芯子的高度为540.0-750.0mm，宽度为490.0-710.0mm，厚度为50.0-65.0mm。

4.根据权利要求1所述的新型高可靠性汽车中冷器，其特征在于，所述外管体的宽度为20.0-150.0mm，厚度为3.0-10.0mm，壁厚为0.20-0.80mm。

5.根据权利要求2所述的新型高可靠性汽车中冷器，其特征在于，所述扰流槽的槽底与外管体的内壁接触。

6.根据权利要求2所述的新型高可靠性汽车中冷器，其特征在于，所述内翅片沿其轴向为折线形设置，使其轴向的扰流槽沿其轴向左右交错分布。

7.根据权利要求1所述的新型高可靠性汽车中冷器，其特征在于，所述进气室上设有进气口，所述出气室上设有出气口。

8.根据权利要求7所述的新型高可靠性汽车中冷器，其特征在于，所述进气室和出气室对称设置于中冷器本体两侧，进气口和出气口也为对称设置。

9.根据权利要求8所述的新型高可靠性汽车中冷器，特征在于，所述进气口和出气口分别向中冷器本体另一侧边延伸，进气口与进气室的连接处呈圆滑过渡；出气口与出气室连接处呈圆滑过渡。

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