《中冷系统产品开发手册》
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采用 PA66 或 PA46,热出侧通常采用 PA6；主板材料：4045/3003、4343/3003、 434/3003，材料厚度 2～3.5mm；散热带材料：4045/3003/4045、4343/3003/4343、 434/3003/434，材料厚度 0.15～0.2mm；冷却管材料：3003 或 LF21 挤压管，材 料 厚 度 0.4 ～ 0.7mm ； 紊 流 片 材 料 ： 4045/3003/4045 、 4343/3003/4343 、 434/3003/434，材料厚度 0.15～0.2mm。
按芯部结构的不同空空中冷器又分为管带式中冷器、板翘式中冷器、叠片式 中冷器等。
图 3 管带式中冷器
图 4 板翘式中冷器
图 5 叠片式中冷器
图 6 组合式中冷器
图 7 管片式中冷器
3 中冷系统组成，功用及工作原理
中冷系统组成：中冷系统主要由中冷器、压缩气体冷却剂容器、附加泵、连
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中冷系统功用：1）增加比功率，提高发动机马力。冷却增压空气的进气温 度，增高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。据大量资料，在给定的压力下，增压空气温度每下降 10℃， 发动机功率约提高 3～5%；或者在相同的功率下，燃料消耗减少 1.5%,，可使最 高燃烧温度和整个循环的平均温度下降 3℃；
图 11 中冷系统工作原理示意图Ι 工作原理：增压热空气从涡轮增压器流经中冷器的冷却管，把热量传给冷却
图 12 中冷系统工作原理示意图Π 管和附着在管子上的散热带，外面的冷空气（或水）流过冷却管和附着在管子上 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.com.cn
的散热带时，通过热传递带走上面的热量并散发到大气中去。热量就这样通过管 子和散热带把热空气的热量传给外面的冷空气，把增压热空气的温度降下来。同 时在流经中冷器的过程中，冷却管及紊流片对增压热空气有阻尼作用使得增压热 空气压力下降，这样就产生了中冷前后的压力差。 4 部分中冷器的内部结构
图 12 水冷管带式结构 （扁管内部加强）
按冷却介质的不同，中冷器可分为空对空中冷器和水对空中冷器。空对空中 冷器常与水箱串联或并联的形式装配在一起，用风扇及迎面风对经过蜗轮增压的 空气进行冷却；水空中冷器通常与发动机体装配在一起，利用发动机的冷却液对 经过蜗轮增压的空气进行冷却。
图 1 空对空中冷器
图 2 水对空中冷器
如采用发动机冷却液作为冷却介质，首先由于受冷却液温度的限制，水空中
图 13 封条式结构 （扁管内具有加强筋）
图 14 内置紊流片式
图 15 板翅式中冷器
管带式中冷器分解图
分解图
内置紊流片式中冷器与板翅式中冷器的共同特点是中冷器的热侧通道内装
有内部散热带（俗称紊流片），它大大加强了中冷器的热侧散热面积，并可强制
使增压热空气由层流变成紊流，从而大大提高中冷器的散热能力；由于热侧通道
二、中冷系统开发前准备
发动机的开发需要不断采用最新的涡轮增压器技术。要在较低的发动机速度 下提升进气压力，改善最大功率输出，需要配备中冷器（CAC）。CAC 的目的在于 降低空气入口温度，增加进口空气的密度，从而提高发动机的效率，CAC 的开发 至关重要。
CAC 通常按发动机满负荷条件下设计。一般我们用最大功率点的条件去设计， 用最大扭矩点条件去校核。CAC 的设计需要完整的发动机台架试验数据,如果设 计参数提供有误会导致 CAC 设计失效，要么散热性能偏低、要么内部压力降偏高， 或者两者都不能满足要求。因此需要在开发前搜集完整的发动机试验数据，做好 开发前的准备工作。
内增加了紊流片，其阻力相对采用普通冷拔管中冷器阻力大。
5 中冷器零部件结构组成及其材料
中冷器是由若干零组件组成的，中冷器结构不同其组成也相应有所区别，但
大部分中冷器都包含以下部件：气室、主板、冷却管、散热带、紊流片等零组件，
以下为部分零组件示意图：
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1 中冷器系统开发计划
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“凡事预则立，不预则废”，不管是平台开发还是车型开发，合理有效的开 发计划有助于中冷系统开发工作的顺利进展，参照整车开发计划编排中冷系统开 发计划并严格按照其执行系统开发工作，中冷系统开发计划以接到整车项目开发 指令之日起。 2 CAC(中冷器)设计参数数据收集及数据库建设
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一、中冷系统结构详解
1 技术背景 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，增压系统等先进技术的采用，中冷系统的应用日益普遍。 2 中冷器的分类
中冷系统作为整车项目中的子系统，通用性是节约成本和缩短研发周期最有 效的措施，系统开发可分为平台开发和车型开发。
● 平台开发：将不同排量的发动机分成若干区间，每个区间称为一个平 台，设计满足同一平台所有发动机性能要求的中冷器，系统管路随车 型和布置调整，充分考虑中冷器的通用性。
● 车型开发：在已有车型的基础上，相同车型或相近车型应考虑整个系 统的通用性，通常选用已开发成熟的中冷系统进行布置设计。
CAC 通常按发动机满负荷条件下设计。一般我们用最大功率点的条件去设计， 用最大扭矩点条件去校核。因此最大功率点和最大扭矩点的相关参数必需具备， 搜集相关数据做好开发前的准备工作是非常重要的。以下为 CAC 设计所需参数及 性能要求列表：
增压中冷技术在轿车上的应用日益广泛，中冷器的选择一般是根据使用要求, 对已经批量的或设计好的中冷器进行校核计算，如能满足要求就可以直接选配， 如不能满足要求则需要重新进行设计。无论是选配还是新开发，都需要编排CAC 开发计划，其涉及供应商的选择、性能模拟分析、设计验证试验、整车冷却模块 匹配分析及试验等等。
如果采用单独的冷却液循环系统，在有限的布置空间内至少需要增加一个水 箱、一个水泵以及冷却液循环管路Leabharlann Baidu这样一来空间布置上增加了难度，二来增加 了整个系统成本。
由于在水空中冷系统中，冷却液参与了中冷循环，容易因为中冷器泄漏导致 冷却液进入气缸而出现水锤事故。因此车用中冷器越来越多地采用空空中冷器， 以下重点介绍空空中冷系统。
四、中冷系统布置设计 1、中冷器设计输入……………………………………………………………… 2、中冷器设计…………………………………………………………………… 3、中冷系统管路布置设计……………………………………………………… 4、中冷系统布置确认…………………………………………………………… 5、中冷系统 CFD 分析…………………………………………………………… 6、中冷器数学模型………………………………………………………………
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耗率下降 3%，NOX 排放下降 6%，烟度下降 13%； 4）减少发动机燃料消耗； 5）提高对高海拨地区的适应性。在高海拨地区，采用中冷可使用更高压比
的压气机，使发动机功率得到更大提高，提高汽车的适应性； 6）避免汽油机增压后爆燃的倾向； 7）改善增压器匹配和适应性。
图 9 水空中冷系统组成示意图Π 图 9 为独立循环水空中冷系统，该系统主要优点：降低对前端布置空间的要 求，冷却气流得以改善；中冷器内部结构可简单化，减小增压空气压力降；增压 气线路缩短。缺点：由于增加了水箱及水泵等部件，成本增加；在水空中冷系统 中，冷却液参与了中冷循环，容易因为中冷器泄漏导致冷却液进入气缸而出现水 锤事故。 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.com.cn
接增压器与发动机进气歧管的进气管路、冷却剂循环管路及管路连接机构等组 成。
图 8 空空中冷系统组成示意图Ι 图 8 为空空中冷系统，该系统主要优点：系统结构简单，成本低；由于采用 冷空气冷却，系统寿命长安全可靠。缺点：对前端布置空间要求高；由于靠环境 冷空气冷却，中冷器结构复杂，增压空气压力降相对高。
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系统水
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。
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图 10 中冷系统功用示意图 2）降低发动机热负荷和机械负荷，提高发动机寿命。根据计算，压缩空气 每降低 10℃，最高燃烧温度和排气温度可可降低 2～3℃；在相同的平均有效压 力下，中冷系统降低了进气温度 55～105℃，可以有效缓解发动机热负荷。因此 中增压度以上的发动机，中冷系统是必不可少的。在保持大致相同空气密度的条 件下，可使气缸压力下降，缓解机械负荷； 3）有效地降低废气污染物的排放量和噪声，采用增压中冷技术可使排放达 到欧 II、欧 III 标准。经国外文献介绍，进气温度从 60℃降低到 30℃，标定工 况燃油耗率下降 1%，NOX 排放下降 24%，烟度基本不变；最大扭矩工况下，燃油
目录
一、中冷系统结构详解 1、技术背景……………………………………………………………………… 2、中冷器的分类………………………………………………………………… 3、中冷系统组成，功用及工作原理…………………………………………… 4、部分中冷器的内部结构……………………………………………………… 5、中冷器零部件结构组成及其材料……………………………………………
图 16 散热带示意图
图 17 气室示意图
图 18 主板示意图
图 19 冷却管示意图
图 20 紊流片示意图 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.com.cn
部分中冷器零部件材料及尺寸： 气室材料：采用金属气室主要用 ZL101 或 ZL104，采用塑料气室热进侧通常
二、中冷系统开发前准备 1、中冷器系统开发计划………………………………………………………… 2、中冷器设计参数数据收集及数据库建设…………………………………… 3、中冷器供应商技术考察………………………………………………………
三、中冷系统技术条件，试验方法，检测及包装储存 1、中冷器术语和定义…………………………………………………………… 2、中冷器技术要求……………………………………………………………… 3、中冷器试验方法……………………………………………………………… 4、中冷软管技术条件…………………………………………………………… 5、中冷系统转毂试验…………………………………………………………… 6、中冷系统零部件检测………………………………………………………… 7、中冷器标识、包装、运输和贮存……………………………………………… 8、中冷软管标识、包装、运输和贮存……………………………………………
按芯部结构的不同空空中冷器又分为管带式中冷器、板翘式中冷器、叠片式 中冷器等。
图 3 管带式中冷器
图 4 板翘式中冷器
图 5 叠片式中冷器
图 6 组合式中冷器
图 7 管片式中冷器
3 中冷系统组成，功用及工作原理
中冷系统组成：中冷系统主要由中冷器、压缩气体冷却剂容器、附加泵、连
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中冷系统功用：1）增加比功率，提高发动机马力。冷却增压空气的进气温 度，增高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。据大量资料，在给定的压力下，增压空气温度每下降 10℃， 发动机功率约提高 3～5%；或者在相同的功率下，燃料消耗减少 1.5%,，可使最 高燃烧温度和整个循环的平均温度下降 3℃；
图 11 中冷系统工作原理示意图Ι 工作原理：增压热空气从涡轮增压器流经中冷器的冷却管，把热量传给冷却
图 12 中冷系统工作原理示意图Π 管和附着在管子上的散热带，外面的冷空气（或水）流过冷却管和附着在管子上 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.com.cn
的散热带时，通过热传递带走上面的热量并散发到大气中去。热量就这样通过管 子和散热带把热空气的热量传给外面的冷空气，把增压热空气的温度降下来。同 时在流经中冷器的过程中，冷却管及紊流片对增压热空气有阻尼作用使得增压热 空气压力下降，这样就产生了中冷前后的压力差。 4 部分中冷器的内部结构
图 12 水冷管带式结构 （扁管内部加强）
按冷却介质的不同，中冷器可分为空对空中冷器和水对空中冷器。空对空中 冷器常与水箱串联或并联的形式装配在一起，用风扇及迎面风对经过蜗轮增压的 空气进行冷却；水空中冷器通常与发动机体装配在一起，利用发动机的冷却液对 经过蜗轮增压的空气进行冷却。
图 1 空对空中冷器
图 2 水对空中冷器
如采用发动机冷却液作为冷却介质，首先由于受冷却液温度的限制，水空中
图 13 封条式结构 （扁管内具有加强筋）
图 14 内置紊流片式
图 15 板翅式中冷器
管带式中冷器分解图
分解图
内置紊流片式中冷器与板翅式中冷器的共同特点是中冷器的热侧通道内装
有内部散热带（俗称紊流片），它大大加强了中冷器的热侧散热面积，并可强制
使增压热空气由层流变成紊流，从而大大提高中冷器的散热能力；由于热侧通道
二、中冷系统开发前准备
发动机的开发需要不断采用最新的涡轮增压器技术。要在较低的发动机速度 下提升进气压力，改善最大功率输出，需要配备中冷器（CAC）。CAC 的目的在于 降低空气入口温度，增加进口空气的密度，从而提高发动机的效率，CAC 的开发 至关重要。
CAC 通常按发动机满负荷条件下设计。一般我们用最大功率点的条件去设计， 用最大扭矩点条件去校核。CAC 的设计需要完整的发动机台架试验数据,如果设 计参数提供有误会导致 CAC 设计失效，要么散热性能偏低、要么内部压力降偏高， 或者两者都不能满足要求。因此需要在开发前搜集完整的发动机试验数据，做好 开发前的准备工作。
内增加了紊流片，其阻力相对采用普通冷拔管中冷器阻力大。
5 中冷器零部件结构组成及其材料
中冷器是由若干零组件组成的，中冷器结构不同其组成也相应有所区别，但
大部分中冷器都包含以下部件：气室、主板、冷却管、散热带、紊流片等零组件，
以下为部分零组件示意图：
PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.com.cn
1 中冷器系统开发计划
PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.com.cn
“凡事预则立，不预则废”，不管是平台开发还是车型开发，合理有效的开 发计划有助于中冷系统开发工作的顺利进展，参照整车开发计划编排中冷系统开 发计划并严格按照其执行系统开发工作，中冷系统开发计划以接到整车项目开发 指令之日起。 2 CAC(中冷器)设计参数数据收集及数据库建设
PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.com.cn
一、中冷系统结构详解
1 技术背景 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，增压系统等先进技术的采用，中冷系统的应用日益普遍。 2 中冷器的分类
中冷系统作为整车项目中的子系统，通用性是节约成本和缩短研发周期最有 效的措施，系统开发可分为平台开发和车型开发。
● 平台开发：将不同排量的发动机分成若干区间，每个区间称为一个平 台，设计满足同一平台所有发动机性能要求的中冷器，系统管路随车 型和布置调整，充分考虑中冷器的通用性。
● 车型开发：在已有车型的基础上，相同车型或相近车型应考虑整个系 统的通用性，通常选用已开发成熟的中冷系统进行布置设计。
CAC 通常按发动机满负荷条件下设计。一般我们用最大功率点的条件去设计， 用最大扭矩点条件去校核。因此最大功率点和最大扭矩点的相关参数必需具备， 搜集相关数据做好开发前的准备工作是非常重要的。以下为 CAC 设计所需参数及 性能要求列表：
增压中冷技术在轿车上的应用日益广泛，中冷器的选择一般是根据使用要求, 对已经批量的或设计好的中冷器进行校核计算，如能满足要求就可以直接选配， 如不能满足要求则需要重新进行设计。无论是选配还是新开发，都需要编排CAC 开发计划，其涉及供应商的选择、性能模拟分析、设计验证试验、整车冷却模块 匹配分析及试验等等。
如果采用单独的冷却液循环系统，在有限的布置空间内至少需要增加一个水 箱、一个水泵以及冷却液循环管路Leabharlann Baidu这样一来空间布置上增加了难度，二来增加 了整个系统成本。
由于在水空中冷系统中，冷却液参与了中冷循环，容易因为中冷器泄漏导致 冷却液进入气缸而出现水锤事故。因此车用中冷器越来越多地采用空空中冷器， 以下重点介绍空空中冷系统。
四、中冷系统布置设计 1、中冷器设计输入……………………………………………………………… 2、中冷器设计…………………………………………………………………… 3、中冷系统管路布置设计……………………………………………………… 4、中冷系统布置确认…………………………………………………………… 5、中冷系统 CFD 分析…………………………………………………………… 6、中冷器数学模型………………………………………………………………
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耗率下降 3%，NOX 排放下降 6%，烟度下降 13%； 4）减少发动机燃料消耗； 5）提高对高海拨地区的适应性。在高海拨地区，采用中冷可使用更高压比
的压气机，使发动机功率得到更大提高，提高汽车的适应性； 6）避免汽油机增压后爆燃的倾向； 7）改善增压器匹配和适应性。
图 9 水空中冷系统组成示意图Π 图 9 为独立循环水空中冷系统，该系统主要优点：降低对前端布置空间的要 求，冷却气流得以改善；中冷器内部结构可简单化，减小增压空气压力降；增压 气线路缩短。缺点：由于增加了水箱及水泵等部件，成本增加；在水空中冷系统 中，冷却液参与了中冷循环，容易因为中冷器泄漏导致冷却液进入气缸而出现水 锤事故。 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.com.cn
接增压器与发动机进气歧管的进气管路、冷却剂循环管路及管路连接机构等组 成。
图 8 空空中冷系统组成示意图Ι 图 8 为空空中冷系统，该系统主要优点：系统结构简单，成本低；由于采用 冷空气冷却，系统寿命长安全可靠。缺点：对前端布置空间要求高；由于靠环境 冷空气冷却，中冷器结构复杂，增压空气压力降相对高。
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系统水
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。
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图 10 中冷系统功用示意图 2）降低发动机热负荷和机械负荷，提高发动机寿命。根据计算，压缩空气 每降低 10℃，最高燃烧温度和排气温度可可降低 2～3℃；在相同的平均有效压 力下，中冷系统降低了进气温度 55～105℃，可以有效缓解发动机热负荷。因此 中增压度以上的发动机，中冷系统是必不可少的。在保持大致相同空气密度的条 件下，可使气缸压力下降，缓解机械负荷； 3）有效地降低废气污染物的排放量和噪声，采用增压中冷技术可使排放达 到欧 II、欧 III 标准。经国外文献介绍，进气温度从 60℃降低到 30℃，标定工 况燃油耗率下降 1%，NOX 排放下降 24%，烟度基本不变；最大扭矩工况下，燃油
目录
一、中冷系统结构详解 1、技术背景……………………………………………………………………… 2、中冷器的分类………………………………………………………………… 3、中冷系统组成，功用及工作原理…………………………………………… 4、部分中冷器的内部结构……………………………………………………… 5、中冷器零部件结构组成及其材料……………………………………………
图 16 散热带示意图
图 17 气室示意图
图 18 主板示意图
图 19 冷却管示意图
图 20 紊流片示意图 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.com.cn
部分中冷器零部件材料及尺寸： 气室材料：采用金属气室主要用 ZL101 或 ZL104，采用塑料气室热进侧通常
二、中冷系统开发前准备 1、中冷器系统开发计划………………………………………………………… 2、中冷器设计参数数据收集及数据库建设…………………………………… 3、中冷器供应商技术考察………………………………………………………
三、中冷系统技术条件，试验方法，检测及包装储存 1、中冷器术语和定义…………………………………………………………… 2、中冷器技术要求……………………………………………………………… 3、中冷器试验方法……………………………………………………………… 4、中冷软管技术条件…………………………………………………………… 5、中冷系统转毂试验…………………………………………………………… 6、中冷系统零部件检测………………………………………………………… 7、中冷器标识、包装、运输和贮存……………………………………………… 8、中冷软管标识、包装、运输和贮存……………………………………………