探讨发动提高某型发动机中冷器换热效率途径

论文导读：增加中冷器刚度。在芯部两端焊有端板，以形成空气通道。通过上述分析该中冷器优点在于：中冷器可直接布置在柴油机冷却系统中，冷却风扇直接供给所需的冷却空气。结构简单、紧凑、气路短。冷却空气温度与环境温度相近。中冷效果明显，中冷器尺寸较小。中冷器采用铝合金制成，工艺性较好，无明显的腐蚀问题。但同时该中冷器的缺点也
【摘要】本文通过对某型发动机中冷器的结构材料的分析，从材料、加工工艺，维护保养等方面提出了提高中冷器换热效率的途径。
【关键词】中冷器；结构材料；换热效率
1007-4309（2012）06-0115-1.5
现代涡轮增压柴油机具有优异的燃料经济性、强劲的动力和耐久性。中冷器是涡轮增压式柴油发动机的有机组成部分，它位于涡轮增压器和发动机空气入口之间。当空气经过涡轮增压后其密度会大幅度升高，温度也相应增加，中冷器正是起到冷却空气的作用，高温空气经过中冷器的冷却，再进入发动机中，进一步提高充气效率。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% ，可见中冷器换热效率对发动机功率影响较大，那么通过什么途径才能有效提高中冷器的换热效率呢？

一、某型发动机中冷器的材料结构分怎样写毕业论文www.7ctime.com

析
材料分析。该发动机的中冷器技术采用了铝合金，当温度与热负荷增加的数值接近其性能极限时可能会出现问题。通常情况下，中冷器能够将高速运动的空气的温度从200℃冷却到45℃，并在同时具有物理和热冲击负荷以及不断振动的环境中工作。中冷器必须能够抵抗不断增大的温度和压力。温度和压力越高，就会有越多的铝制中冷器出现故障。使气缸壁温度增加，使活塞环和阀门过早失效，并导致发动机的整体温度升高。目前中冷器存在较高故障率的原因就在于铝作为工程材料在这一应用中的缺陷。另外，在西部沙漠高温地区，车辆在高温环境工作时经常会产生温度过高的现象。
结构分析。某型发动机中冷器采用的是双面板翅式空气—空气单程交错冷却式中冷器，两个中冷器分别布置在柴油机顶部风罩的两侧。如图1所示。空气—空气式中冷器冲却和被冷却的介质皆为空气，空气的放热系数小，所以冷却和被冷却介质的两面部需要安排齿形冷却带，以扩展表面（也叫二次表面），提高传热系数。
冷却空气侧齿形冷却带和增压空气侧齿形冷却带均制成锯齿形，在齿面上制有坡口，以增加空气紊流，提高冷却效果。两冷却口之间加有隔板，将冷却空气和增压空气层隔开，隔板厚度为0.7mm，在各冷却带两侧布置侧板，以形成空气通道。侧板厚度为10mm，以增加中冷器刚度。在芯部两端焊有端板，以形成空气通道。
通过上述分析该中冷器优点在于：中冷器可直接布置在柴油机冷却系统中，冷却风扇直接供给所需的冷却空气。结构简单、紧凑、气路短。冷却空气温度与环境温度相近。中冷效果明显，中冷器尺寸较小。中冷器采用铝合金制成，工艺性较好，无明显的腐蚀问题。
但同时该中冷器的缺点也很明显：该中冷器通道狭小，容易堵塞、压力损失大、制造工艺复杂，且成本也较高，其换热效率有待提高。

二、提高某型发动机中冷器换热效率的途径

针对目前该发动机中冷器存在的可题，可以通过改进结构材料以及维护保养等方法来提高其换热效率。
采用新材料。目前中冷器的平均入口温度为190℃。但是，随着增压中冷技术不断提高，其平均入口温度应达到246℃。由于铝的诸多物理性质，如抗拉强度在超过150℃时会急剧恶化，这种状况又被150-200℃之间的热循环加重。通过图2的对比，我们可以看出铝合金材料的缺陷。
随着技术的发展，各种复合材料的问世，我们有了越来越多的选择。如CuproBraze的黄铜/紫铜技术、多晶金刚石复合片（PDC-C）坯体、多晶立方氮化硼复合片（PCBN-C）。
设计新结构。把原来的波纹形的板翅结构换成矩形的板翅结构。因为原来的波纹形结构在与传热板的接触面是弧形结构，而改进后的矩形结构，其接触面比原来的弧形结构更大：散热片的面积也相应加大，由此可以获得更大的散热面积。经过计算可以得出原来的波纹形翅片的冷空气的散热面积为3.21m2；而经过改进后的矩形结构的散热面积则达到了3.55m2。所以这种矩形结构更有利于中冷器的散热。原来的结构在一些散热处理上的一些技术相对现在已经落后了，我们在改变后的矩形结构上可以在改变中间冷空气通过的翅片的形状，再在其上镀上增加换热的一些新型材料。这样既可以增大冷空气的流通面积，还可以增大其换热系数，如图3、图4。
采用先进加工工艺。原中冷器的喷漆工艺较为落后，使增压器散热片外侧被防腐漆覆盖，影响换热效果。可以在喷漆时用胶布封住冷空气进气口的翅片，防止油漆覆盖翅片。还可以采用新型的换热系数高的油漆。
定期维护保养。该中冷器与冷却系统散热器装在一起，安装在柴油机论文导读：现象。如何在不改变中冷器外部尺寸前提下，提高其换热效率。希望通过本文的分析，能从新材料、加工工艺、维护保养等方面找到提高中冷器换热效率的途径。【参考文献】李国祥.船用柴油机冷轧翅片管中冷器.中国造船，1998.【作者简介】陈明飞：装甲兵技术学院机械工程系。刘国夫：装甲兵技术学院机械工程系。李强：装甲兵技术学院
前方，靠风扇冷却。若中冷器冷却不良将导致柴油机动力不足、油耗增加。若中冷器及进气管路破损，灰尘进入气缸也会使柴油机早期磨损。因此，定期对中冷器及其管路进行检查与维护是非常重要的。
由于中冷器多数安装在发动机的前方或上方，中冷器的散热片经常被树叶、灰尘等堵塞，使散热受阻，因此应对其外部经常清洗。清洗的方法是，用压力不要太高的水垂直于中冷器平面。自上而下地缓慢冲洗，不可斜冲，以免损坏中冷器。同时还可以制造一套专门用来清洁翅片的毛刷。而且可以利用车辆上装有轮胎取气系统。该系统是通过发动机带动空气压缩机工作，从而获得高压空气。为了让中冷器的工作效率时刻保持良好，除上述所提到的定期维护保养外还要在日常保养中用清洁的高压空气冲刷中冷器的翅片。
我国西部沙漠高温地区，车辆在高温环境工作时经常会产生温度过高的现象。如何在不改变中冷器外部尺寸前提下，提高其换热效率。希望通过本文的分析，能从新材料、加工工艺、维护保养等方面找到提高中冷器换热效率的途径。
【参考文献】
李国祥.船用柴油机冷轧翅片管中冷器[J].中国造船，1998.
【作者简介】陈明飞：装甲兵技术学院机械工程系。刘国夫：装甲兵技术学院机械工程系。李强：装甲兵技术学院车辆工程系。