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1、摘要1Abstract21、前言32、绪论42、1汽车历史42、2中冷器简介52、2、1中冷器背景52、2、2中冷器的作用72、2、3中冷器的分类83、设计分析1031设计任务分析103、2理论分析124、中冷器设计174、1预备计算174、2结构计算184. 3热力计算204. 4阻力计算234、结论25致 谢26参考文献27随着汽车技术的发展，涡轮增压系统开始应用的越来越广泛。中冷器作为涡 轮增压系统的重要部件也得到了很大的发展。中冷器的形式有很多，管带式是在 二十世纪八-I年代末九十年代初期开始得到重视和研究的一种新型高效的中冷 器。但是，由于管带式中冷器的发展时间还不长，自今尚无成熟的
2、设计和计算理 论。因为中冷器也属于换热器的一种，其区别在于中冷器的内部压力大，要求换 热过程的压力降小，一般情况都是我们都是按照换热器理论来进行设计和计算的。本文主要式对管带式空-空中冷器进行设计和计算。首先对涡轮增压系统和中 冷器进行简单介绍，主要介绍了中冷器出现的背景、作用和分类；然后，根据设 计要求，进行设计分析和理论准备；最后，对中冷器进行结构、热力、阻力的计 算。【关键词】：管带式空-空中冷器，设计分析，结构，阻力，计算AbstractWith the development of automobile industry, turbocharged system began to u
3、se more and more widely, charge air cooler system is the important as parts also got very big development. The form has a lot for charge air cooler, introduces the type is in the late 1980s in the early 1990s began to get eittcntion and research of a new efficicnt charge air cooler. However, due to
4、the development of introduces type charge air cooler is not long time, from today, there is no mature theory on the design and calculating. Because charge air cooler also belongs to a kind of heat exchanger, the difference between the internal pressure is charge air cool er heat exchange process, de
5、manding the pressure drop is small, genorally are we all is according to heat exchanger design and calculation theory.This paper mainly introduces type of direct charge air cooler on design and calculation. First to turbocharged system and charge air cooler implement simple introduction, mainly intr
6、oduced the background, the function and classification of charge air cooler. Then, according to the design requirements, design and analysis and theoretical ready. Finally, the charge air cooler strueture, heat, resistance calculation.Key words ： direct charge air cooler, design ancilysis, structure
7、, resistance, calculation1、前言随着经济的发展，汽车工业也发生着日新月异的变化。现在，人们对汽车的 要求越来越高，在高速舒适的同时，也追求经济环保。中冷器的出现正是在这样 的背景下应运而生的。中冷器一般只有在安装了涡轮增压的车才能看到。因为中冷器实际上是涡轮增压 的配套件，其作用在于提高发动机的换气效率。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Z间安装中冷器。涡轮增压的发动机为何会比普通发动机拥有更大的动力，其中原因之一就是其换 气的效率比一般发动机的自然进气更高。当空气进入涡轮增压
8、后其温度会大幅升 高，密度也相应变小，而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。如果缺少中冷器而让增压后的高温空气直接进入发动 机，则会因空气温度过高导致发动机损坏甚至死火的现象。0. 9L长安之星2将安装中置涡轮增压发动机，本次设计的主要目的就是设计适用 于0. 9L长安之星2的中冷器。2、绪论1汽车历史车的诞生，车的发展，在历史的长河中给我们留下了点点滴滴。汽车自上个 世纪末诞生以来，已经走过了风风雨雨的一百多年。从卡尔本茨造出的第一辆三 轮汽车以每小时18公里的速度，跑到现在，竞然诞生了从速度为零到加速到100 公里/小时只需要三秒钟多一点的超级跑车。这
9、一百年，汽车发展的速度是如此惊 人！同吋，汽车工业也造就了多位巨人，他们一手创建了通用、福特、丰田、本 m这样一些在各国经济中举足轻重的著名公司。这篇资写着许多有趣的故事，在 中国己经成为世界五大汽车强国之际，让我们一起来回望汽车的发展历史，体会 汽车给我们带来的种种欢乐与梦想汽车在改变我们的生活，它在带给我们极大便利的同时，的确也带来了一些 烦恼。但是，生活就是这样，对任何生活方式的评价都是相对的，没有绝对的好 与坏。这是一种观念，一种态度，更是一种文化。1890-1920马车过渡到汽车，金屈车身出现。1885年，徳国工程师卡尔本 茨制成了世界上第一辆三轮车，并于1886年1刀29日中请并获
10、得了发明专利， 所以，1886年1月29日被认为汽车的诞生日。几乎同时，德国工程师戈特利布戴 姆勒也成功研制成一辆公认的以内燃机为动力的四轮汽车。1894年奔驰velo是最 早的量产汽车。材料方面，1900年，金属车身获得专利，但主体结构仍是木材和连 接（以前是这个“他”）它们的钢材。二十世纪初，JOHN PIERPONT MORGAN创建了 美国钢铁公司，为迅速成长的汽车工业提供充足原料，1914年Edward G budd发 明了全金属车身。同年道奇公司生产了第一辆全金属汽车。1918年意大利蓝旗亚 公司也开始生产全金属汽车。非承载式车身向承载式车身转变，汽车不再是底盘 和车身的简单叠加，
11、而是成为整体。技术方面，1890年panhard lcvassor公司（法 国）制造的第一批汽车为后来汽车设定了很多标准并沿用至今。如前置发动机后轮 驱动布局和最早的变速器。1904年panhard levassor 乂对汽车布局做出了注解， 包括发动机舱罩的身高和乘客座位的降低等，勾勒出了现代汽车雏形。汽车的发展主要简历了以下几个阶段：1、1920年-1950年 哈利厄尔时代2、1930年-1950年 流线型与船型车身3、1940年-I960年 国民车4、1970年-1990年 平面盲角和多元化5、1990年-present分裂的时代2、2中冷器简介2、2、1中冷器背景随着汽车的迅速发展，人
12、们对汽车动力性和节能环保的要求越來越高。涡轮 增压系统应运而生。涡轮增压的主要作用就是提高发动机进气量，从而提高发动 机的功率和扭矩，让车子更有劲。一台发动机装上涡轮增压器后，其最大功率与 未装增压器的时候相比可以增加40%甚至更高。这样也就意味着同样一台的发动机 在经过增压之后能够产生更大的功率。就拿我们最常见的1.8T涡轮增压发动机来 说，经过增压Z后，动力可以达到2.4L发动机的水平，但是耗油量却比18发动 机并不高多少，在另外一个层面上来说就是提高燃油经济性和降低尾气排放。不 过在经过了增压之后，发动机在工作时候的压力和温度都大大升高，因此发动机 寿命会比同样排量没有经过增压的发动机要
13、短，而且机械性能、润滑性能都会受 到影响，这样也在一定程度上限制了涡轮增压技术在发动机上的应用。增压类型 有4种，机械增压系统、气波增压系统、废气涡轮增压系统、复合增压系统；其 中废气涡轮增压系统最为常见。如图2. 2.1所示，图2.2. 1涡轮增压 图2. 2. 2涡轮增压工作原理增压器与发动机无任何机械联系，实际上是一种空气压缩机，通过压缩 空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的 涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使 之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快, 叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度
14、增大可以燃烧更多的燃 料，相应增加燃料量就可以增加发动机的输出功率。一般而言，加装废气涡 轮增压器后的发动机功率及扭矩要增犬20%30%。但是废气涡轮增压器技术 也有其必须注意的地方，那就是泵轮和涡轮由一根轴相连，也就是转子，发 动机排出的废气驱动泵轮，泵轮带动涡轮旋转，涡轮转动后给进气系统增压。 增压器安装在发动机的排气一侧，所以增压器的工作温度很高，而且增压器 在工作时转子的转速非常高，可达到每分钟十几万转，如此高的转速和温度 使得常见的机械滚针或滚珠轴承无法为转子工作，因此涡轮增压器普遍采用 全浮动轴承，由机油來进行润滑，还有冷却液为增压器进行冷却。涡轮增压 工作原理如图2. 2. 2o
15、红色为高温废气，蓝色为新鲜空气。CAC图2.2.3涡轮增压工作简图涡轮增压的工作过程如图2.2.3所示，图中红色的为高温废气，蓝色为新鲜空气。CAC指中冷器，1为增压进气口，2为增压出气口（中冷器进气口）, 3中冷器出气口。红色的高温高压气体带动涡轮高速旋转，这种高速旋转通 过轴传递给另一涡轮旋转，对空气进行压缩，增压的新鲜空气经过中冷器进 行冷却，最后通入气缸做功。图2.2.4中冷器中冷器是增压系统的一部分。当空气被高比例压 缩后会产很高的生热量，从而使空气膨胀密度降低， 而同时也会使发动机温度过高造成损坏。为了得到更 高的容积效率，需要在注入汽缸之前对高温空气进行 冷却。这就需要加装一个散
16、热器，原理类似于水箱散 热器，将高温高压空气分散到许多细小的管道里，而 管道外有常温空气高速流过，从而达到降温目的（可 以将气体温度从150C降到50C左右）。由于这个散 热器位于发动机和涡轮增压器之间，所以又称作中间 冷却器，简称中冷器。因为中冷器实际上是涡轮增压的配套件，其作用在于提高发动机的 换气效率。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。下面以涡轮增压发动机为例，对中冷器进行简绍。如图2.3所示， 涡轮增压的发动机为何会比普通发动机拥有更大的动力，其中 原因之一就是其换气的效率比一般发动机的自然进气更高。当空气进入涡轮增压 后其温度会人幅升高，密度也相应变小，而中
