中冷器技术简介
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发动机挡风的附件尽量不装在风扇通道的后方，注意避免通过冷却器组 的气流回流及过分不均匀。
以上几个因素都可导致中冷器散热性能下降。
发动机进出气管弯曲太多，流道太长；进出气管直径太小；进出气管截 面变化太激烈；管子全部为软管。以上几个因素都可导致中冷系统压力 降超差。
中冷器使用维护说明书
中冷器应存放在通风、干燥的仓库内。 中冷器搬过程中应轻拿轻放，不得碰坏冷却管和散热 带。如果发现中冷器散热带有倒伏现象，可用镊子把散 热带重新扶直。如有冷却管或气室出现泄漏，可用氩弧 焊或金属修补剂修补。 为了防止散热器各部件的腐蚀，充分保证正常的使用 寿命，散热器不得与任何酸、碱物质接触。如有接触， 应立即用清水冲洗干净。 安装时确保中冷器安装牢固。与散热器装配时，应在 中冷器和散热器缝隙处垫上密封条，确保冷风通过中冷 器，并防上热空气回流。确保进出气室口与胶管的密封 ，以保证增压空气不往外泄漏。 中冷器投入使用后，须定期地用清水冲洗附着在中冷 器芯子上的泥浆、灰尘等杂质，定期放掉中冷器内部的 油污和冷凝水，确保中冷器的散热效率。
影响中冷器性能的几个相关因素
车脸的开孔率，理想的开孔率为70-80%。轿车与轻卡可适当降低为60%。 如果把开孔率降低30%，冷却能力相差20%，沸腾空气温度相差10℃。
与中冷器串联在一起的散热器、油冷器及冷凝器的冷侧风阻太大。他们 之间的装配缝隙太大。
风扇设计风量偏小。
风扇与散热器太近，风扇同时产生轴向和径向气流。两个方向的气流发 生相互干扰而使风量减少。当不使用护风圈时，风扇与散热器的距离越 小越好，约25~30mm；使用护风圈时，风扇与散热器距离远就可得到较高 的效率，该距离一般为127~228.6mm。
流体两种流动形式的比较
(1) 顺流和逆流是两种极端情况，在相同的进出口温度下，逆流的温△tm最 大，顺流则最小；
(2) 顺流时，而逆流时，则可能大于，可见，逆流布置时的换热最强。
th′′ < tc′′
tc′′Δtm
th′′
dTh
ΔTi
dq
ΔT
dTc
ΔTi
dTh
ΔTo
ΔT dq
dTc
ΔTo
In
Out
水对空中冷器的冷却效率为80%-90%
温度差 ⊿T= Th0- T0，即中冷器出口温度与环境温度之差 空对空中冷器⊿T一般为15-30℃
水对空中冷器⊿T一般为10℃-15℃
热侧压力降 ⊿Ph=Phi- Ph0 应使中冷器热侧压力降尽可能低，轻中型车不高于10.7kPa（80mmHg），重型
车上不高于12.5kPa（93.5mmHg）。中冷器增压侧压力降过大，将低消温度下降的 效果；同时，当空—空中冷系统进气管路有10.2kPa压降时，将使加速反应下降 6.5%。
Байду номын сангаас
冷 空 气
，
把 热
中冷器的作用
增加比功率，提高发动机马力。冷却增压后被提高的进气温度，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℃
中冷器零部件--散热翅片
材料：4045/3003/4045、4343/3003/4343、434/3003/434，料厚0.15~0.2
中冷器零部件--冷却管
材料：3003或LF21挤压管，料厚0.55~0.7
间壁式换热器的结构型式
1、套管式换热器：最简单的一种间壁式换热器，流体有顺流和 逆流两种，适用于传热量不大或流体流量不大的情形
中冷器的分类
♦ 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；水空中冷器常与发动机体装配在一起，利用发动 机的冷却液对经对经过蜗轮增压的空气进行冷却。
♦ 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；再者，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。
冷侧压力降⊿PC 尽可能降低冷却空气侧压力降。过高的冷侧压力降将使冷风流量急剧下降，
导致中冷器散热性能不足，发动机出水温度偏高。低的冷侧压力降对中冷器和水 箱的匹配至关重要。国内主机厂对冷却空气侧压力降基本不提要求，但规定了散 热器水温的限值，国外对冷却空气侧压力降的要求也不尽相同，在实际的应用过 程中都以不影响中冷器和水箱的散热性能为前提。
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，燃油耗率下降3%，NOX排放下降6%，烟度下降13%。
热交换理论应用分析
5、增大K值可以提高中冷器的散热能力。增大中冷器的传热系数以下的措 施来达到： 1）采用内置紊流片式中冷器。紊流片可以引导热空气在管子内盘旋， 使得热量更有效的传递到冷却管上。银轮早在1999年就开发了内置紊 流片式中冷器，并在国内各大汽车上得到了广泛的应用。国外高效率 中冷器普遍采用内置紊流片式中冷器。 2）采用百叶窗式散热带或错开型散热带。 3）改变中冷器的结构型式，如把“横流式”改成“U”型。 4）对于在用的中冷器，增大中冷器的传热系数的一个最有效的的方法 是把冷却管内的油污洗干净！管子内的油膜（来自差的增压密封面或 阀盖）起着绝热器或热障的作用，它阻碍热量从空气传递到管壁。。
以上几个指标足以正确评价热交换器的散热能力，但基于增压中冷的使用目 的：提高进气密度，进而提高发动机性能，如果仅使用进气温度和进气压力来分 析中冷器对发动机的性能，显然是不直观的。根据理想气体方程：ρ=p/(RT), 显 然用气体密度ρ替代进气温度和进气压力来评估中冷器是直观的。
密度恢复⊿ρ=（Ph0 /Th0- Phi/ Thi） 密度恢复系数ηρ=1-（Phi /T0- Ph0/ Th0）/（Phi /T0- Phi/ Thi）
风扇与发动机的距离的下限为100mm。
风扇与护风罩间隙设定不合理。载重车的风扇与护风罩间隙越小越好， 一般为20mm，此时风量可达到93%，如果改进风罩的安装方法，可使间隙 小到2mm；轿车的风扇与护风罩间隙却不能太小。
风扇与风罩的相对位置不合理。风扇伸入护风圈的长度一般为叶片弦长 的2/3~3/3，其中离心式风扇伸入2/3为极限，而轴流式风扇可伸入3/3 。
I
Ou
n
t
热交换理论应用分析
分析： 1、这两个等式适用于所有稳定状态的热传递。 2、在两种流体间存在较大的温差时（或称为驱动力），热传导效果就好，在 等式 1：Q = K×A×DTlm中体现要有大的DTlm。 3、中冷器的出口温度和外部气体温度的差值被称为近似值。为了得到一个小 的近似值，就不得不加大中冷器的散热面积或改变中冷器结构来提高的传热 系数。 3、25--30度的近似值比较好。对于工业用热交换器，通过无限制地增大中冷 器来提高热交换能力从成本上考虑变得不经济。 4、可以通过增大散热面积来获得更多的传热量。增大散热面积可以通过加大 散热带密度或增大中冷器体积来达到。增加散热带的密度，可以增大中冷器 的散热面积，这是有利的一面，但是冷风通过中冷器芯子的阻力会因此变 大，导致通过中冷器芯子的冷风流量会降低，这又是不利的一面。看第二个 方程式Q = m * Cp * DT, 当散热带密度增大时，空气流量“m”就会降低，为 了达到一定量的Q，你就必须有一个较大的DT，意味着你要使冷空气的温度升 高的更多。那样的话，就会导致等式1里面的DT1m减小，从而降低了总的热传 递效果。因此必须找一个最适合的平衡点：开始时，在冷却管上加散热带， 散热量不断上升，因为中冷器增加了散热面积增加了，不断的增加散热带峰 数，直到由于冷风流量减少而导致中冷器散热量开始减少。到达平衡点后， 如果你还要增大中冷器散热能力，那就必须通过增加中冷器的体积来增大中 冷器散热面积。
Hot fluid Cold fluid
T ΔT1
Th (Hot) ΔT2
Tc (cold) x
顺流
Hot fluid
Cold fluid
T ΔT1 Tc
Th ΔT2
x
逆流
间壁式换热器的结构型式
(2) 管壳式换热器：最主要的一种间壁式换热器，传热面由管束组 成，管子两端固定在管板上，管束与管板再封装在外壳内。两种流 体分管程和壳程。
空空中冷器在汽车上的布置
空空中冷器系统图
中冷器的工作系统原理图
来的上（量增
。热面或传压
量的水给热
传热）冷空
给量流却气
外。过管从
面热冷和涡
的量却附轮
冷就管着增
空这和在压
气样附管器
通着子流
, ,
,
把过在上经
增管管散中
压子子热冷
热和上带器
空散散 的
气热热外冷
的带带面却
温把时的管
度 降 下
热 空 气
带 走
中冷器分类
管带式中冷器
板翅式中冷器
叠片式中冷器
中冷器的分类
叠片式中冷器
组合式中冷器
管壳式中冷器
管片式中冷器
中冷器的内部结构
内置紊流片式 管带式中冷器分解图
板翅式中冷器分解图
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。
减少发动机燃料消耗。
提高对海拨高度的适应性。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。
避免汽油机增压后爆燃的倾向。
改善增压器匹配和适应性。
中冷器性能评价指标
冷却效率η=（Thi- Th0）/（Thi- T0） 空对空中冷器的冷却效率为75%-85%，不低于75%
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1℃，最高燃烧温度和排气温度可降低可降低2-3℃；在相同的平 均有效压力下，中冷降低了进气温度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。
TA,out TB,in (shell side)
TB,out TA,in (tube side)
间壁式换热器的结构型式
(3) 交叉流换热器：间壁式换热器的又一种主要形式。其主要特点是 冷热流体呈交叉状流动。交叉流换热器又分管束式、管翅式和板翅式 三种。
(c) 板翅式交叉流换热器
单位体积内所包含的换热面积作为 衡量换热器紧凑程度的衡量指标， 一般将大于700m2/m3的换热器称为 紧凑式换热器，板翅式换热器多属 于紧凑式。
6、水空中冷器。如果我们以水来代替空气作为冷却介质，我们可以看到 中冷器的散热性能有一个大的提高，原因如下：水有更强的吸热能力 而温度却升高不多。这就提高了DT1m，DT1m变大，Q值也变大，中冷器 的出口温度就降低了。一个具有好的设计的水空中冷器应有一个大的K 值，那样也会有助于散热量的提高。由于DT1m和U值同时升高，你可以 减小中冷器的体积使得它可以更好地安装到发动机上。
以上几个因素都可导致中冷器散热性能下降。
发动机进出气管弯曲太多，流道太长；进出气管直径太小；进出气管截 面变化太激烈；管子全部为软管。以上几个因素都可导致中冷系统压力 降超差。
中冷器使用维护说明书
中冷器应存放在通风、干燥的仓库内。 中冷器搬过程中应轻拿轻放，不得碰坏冷却管和散热 带。如果发现中冷器散热带有倒伏现象，可用镊子把散 热带重新扶直。如有冷却管或气室出现泄漏，可用氩弧 焊或金属修补剂修补。 为了防止散热器各部件的腐蚀，充分保证正常的使用 寿命，散热器不得与任何酸、碱物质接触。如有接触， 应立即用清水冲洗干净。 安装时确保中冷器安装牢固。与散热器装配时，应在 中冷器和散热器缝隙处垫上密封条，确保冷风通过中冷 器，并防上热空气回流。确保进出气室口与胶管的密封 ，以保证增压空气不往外泄漏。 中冷器投入使用后，须定期地用清水冲洗附着在中冷 器芯子上的泥浆、灰尘等杂质，定期放掉中冷器内部的 油污和冷凝水，确保中冷器的散热效率。
影响中冷器性能的几个相关因素
车脸的开孔率，理想的开孔率为70-80%。轿车与轻卡可适当降低为60%。 如果把开孔率降低30%，冷却能力相差20%，沸腾空气温度相差10℃。
与中冷器串联在一起的散热器、油冷器及冷凝器的冷侧风阻太大。他们 之间的装配缝隙太大。
风扇设计风量偏小。
风扇与散热器太近，风扇同时产生轴向和径向气流。两个方向的气流发 生相互干扰而使风量减少。当不使用护风圈时，风扇与散热器的距离越 小越好，约25~30mm；使用护风圈时，风扇与散热器距离远就可得到较高 的效率，该距离一般为127~228.6mm。
流体两种流动形式的比较
(1) 顺流和逆流是两种极端情况，在相同的进出口温度下，逆流的温△tm最 大，顺流则最小；
(2) 顺流时，而逆流时，则可能大于，可见，逆流布置时的换热最强。
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水对空中冷器的冷却效率为80%-90%
温度差 ⊿T= Th0- T0，即中冷器出口温度与环境温度之差 空对空中冷器⊿T一般为15-30℃
水对空中冷器⊿T一般为10℃-15℃
热侧压力降 ⊿Ph=Phi- Ph0 应使中冷器热侧压力降尽可能低，轻中型车不高于10.7kPa（80mmHg），重型
车上不高于12.5kPa（93.5mmHg）。中冷器增压侧压力降过大，将低消温度下降的 效果；同时，当空—空中冷系统进气管路有10.2kPa压降时，将使加速反应下降 6.5%。
Байду номын сангаас
冷 空 气
，
把 热
中冷器的作用
增加比功率，提高发动机马力。冷却增压后被提高的进气温度，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℃
中冷器零部件--散热翅片
材料：4045/3003/4045、4343/3003/4343、434/3003/434，料厚0.15~0.2
中冷器零部件--冷却管
材料：3003或LF21挤压管，料厚0.55~0.7
间壁式换热器的结构型式
1、套管式换热器：最简单的一种间壁式换热器，流体有顺流和 逆流两种，适用于传热量不大或流体流量不大的情形
中冷器的分类
♦ 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；水空中冷器常与发动机体装配在一起，利用发动 机的冷却液对经对经过蜗轮增压的空气进行冷却。
♦ 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；再者，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。
冷侧压力降⊿PC 尽可能降低冷却空气侧压力降。过高的冷侧压力降将使冷风流量急剧下降，
导致中冷器散热性能不足，发动机出水温度偏高。低的冷侧压力降对中冷器和水 箱的匹配至关重要。国内主机厂对冷却空气侧压力降基本不提要求，但规定了散 热器水温的限值，国外对冷却空气侧压力降的要求也不尽相同，在实际的应用过 程中都以不影响中冷器和水箱的散热性能为前提。
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，燃油耗率下降3%，NOX排放下降6%，烟度下降13%。
热交换理论应用分析
5、增大K值可以提高中冷器的散热能力。增大中冷器的传热系数以下的措 施来达到： 1）采用内置紊流片式中冷器。紊流片可以引导热空气在管子内盘旋， 使得热量更有效的传递到冷却管上。银轮早在1999年就开发了内置紊 流片式中冷器，并在国内各大汽车上得到了广泛的应用。国外高效率 中冷器普遍采用内置紊流片式中冷器。 2）采用百叶窗式散热带或错开型散热带。 3）改变中冷器的结构型式，如把“横流式”改成“U”型。 4）对于在用的中冷器，增大中冷器的传热系数的一个最有效的的方法 是把冷却管内的油污洗干净！管子内的油膜（来自差的增压密封面或 阀盖）起着绝热器或热障的作用，它阻碍热量从空气传递到管壁。。
以上几个指标足以正确评价热交换器的散热能力，但基于增压中冷的使用目 的：提高进气密度，进而提高发动机性能，如果仅使用进气温度和进气压力来分 析中冷器对发动机的性能，显然是不直观的。根据理想气体方程：ρ=p/(RT), 显 然用气体密度ρ替代进气温度和进气压力来评估中冷器是直观的。
密度恢复⊿ρ=（Ph0 /Th0- Phi/ Thi） 密度恢复系数ηρ=1-（Phi /T0- Ph0/ Th0）/（Phi /T0- Phi/ Thi）
风扇与发动机的距离的下限为100mm。
风扇与护风罩间隙设定不合理。载重车的风扇与护风罩间隙越小越好， 一般为20mm，此时风量可达到93%，如果改进风罩的安装方法，可使间隙 小到2mm；轿车的风扇与护风罩间隙却不能太小。
风扇与风罩的相对位置不合理。风扇伸入护风圈的长度一般为叶片弦长 的2/3~3/3，其中离心式风扇伸入2/3为极限，而轴流式风扇可伸入3/3 。
I
Ou
n
t
热交换理论应用分析
分析： 1、这两个等式适用于所有稳定状态的热传递。 2、在两种流体间存在较大的温差时（或称为驱动力），热传导效果就好，在 等式 1：Q = K×A×DTlm中体现要有大的DTlm。 3、中冷器的出口温度和外部气体温度的差值被称为近似值。为了得到一个小 的近似值，就不得不加大中冷器的散热面积或改变中冷器结构来提高的传热 系数。 3、25--30度的近似值比较好。对于工业用热交换器，通过无限制地增大中冷 器来提高热交换能力从成本上考虑变得不经济。 4、可以通过增大散热面积来获得更多的传热量。增大散热面积可以通过加大 散热带密度或增大中冷器体积来达到。增加散热带的密度，可以增大中冷器 的散热面积，这是有利的一面，但是冷风通过中冷器芯子的阻力会因此变 大，导致通过中冷器芯子的冷风流量会降低，这又是不利的一面。看第二个 方程式Q = m * Cp * DT, 当散热带密度增大时，空气流量“m”就会降低，为 了达到一定量的Q，你就必须有一个较大的DT，意味着你要使冷空气的温度升 高的更多。那样的话，就会导致等式1里面的DT1m减小，从而降低了总的热传 递效果。因此必须找一个最适合的平衡点：开始时，在冷却管上加散热带， 散热量不断上升，因为中冷器增加了散热面积增加了，不断的增加散热带峰 数，直到由于冷风流量减少而导致中冷器散热量开始减少。到达平衡点后， 如果你还要增大中冷器散热能力，那就必须通过增加中冷器的体积来增大中 冷器散热面积。
Hot fluid Cold fluid
T ΔT1
Th (Hot) ΔT2
Tc (cold) x
顺流
Hot fluid
Cold fluid
T ΔT1 Tc
Th ΔT2
x
逆流
间壁式换热器的结构型式
(2) 管壳式换热器：最主要的一种间壁式换热器，传热面由管束组 成，管子两端固定在管板上，管束与管板再封装在外壳内。两种流 体分管程和壳程。
空空中冷器在汽车上的布置
空空中冷器系统图
中冷器的工作系统原理图
来的上（量增
。热面或传压
量的水给热
传热）冷空
给量流却气
外。过管从
面热冷和涡
的量却附轮
冷就管着增
空这和在压
气样附管器
通着子流
, ,
,
把过在上经
增管管散中
压子子热冷
热和上带器
空散散 的
气热热外冷
的带带面却
温把时的管
度 降 下
热 空 气
带 走
中冷器分类
管带式中冷器
板翅式中冷器
叠片式中冷器
中冷器的分类
叠片式中冷器
组合式中冷器
管壳式中冷器
管片式中冷器
中冷器的内部结构
内置紊流片式 管带式中冷器分解图
板翅式中冷器分解图
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。
减少发动机燃料消耗。
提高对海拨高度的适应性。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。
避免汽油机增压后爆燃的倾向。
改善增压器匹配和适应性。
中冷器性能评价指标
冷却效率η=（Thi- Th0）/（Thi- T0） 空对空中冷器的冷却效率为75%-85%，不低于75%
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1℃，最高燃烧温度和排气温度可降低可降低2-3℃；在相同的平 均有效压力下，中冷降低了进气温度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。
TA,out TB,in (shell side)
TB,out TA,in (tube side)
间壁式换热器的结构型式
(3) 交叉流换热器：间壁式换热器的又一种主要形式。其主要特点是 冷热流体呈交叉状流动。交叉流换热器又分管束式、管翅式和板翅式 三种。
(c) 板翅式交叉流换热器
单位体积内所包含的换热面积作为 衡量换热器紧凑程度的衡量指标， 一般将大于700m2/m3的换热器称为 紧凑式换热器，板翅式换热器多属 于紧凑式。
6、水空中冷器。如果我们以水来代替空气作为冷却介质，我们可以看到 中冷器的散热性能有一个大的提高，原因如下：水有更强的吸热能力 而温度却升高不多。这就提高了DT1m，DT1m变大，Q值也变大，中冷器 的出口温度就降低了。一个具有好的设计的水空中冷器应有一个大的K 值，那样也会有助于散热量的提高。由于DT1m和U值同时升高，你可以 减小中冷器的体积使得它可以更好地安装到发动机上。