新型凸纹管汽车散热器设计与开发

摘 要：笔者从汽车散热器的局部特征出发，设计开发了一种新型的凸纹管汽车散热器结构总成。该凸纹管散热器与光顺管散热器相比，散热面积增加10%以上，并且散热带与凸纹管接触面积大，能有效提高散热器冷却能力。

关键字：汽车散热器；凸纹管；散热面积；冷却能力

中图分类号：U464.138.2 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2018）21-184-02

Design and Development of a New Type of Automotive Radiator with Convex Tube

Xiao Shougao

（Department of Automobile Shaanxi College of Communication Technology， Shaanxi Xi’an 710018 ）

Abstract： The author starts from the partial characteristics of automobile radiator， the design and development of a new type of convex tube automotive radiator structural assembly. The convex tube radiator is compared with the smooth pipe radiator， the heat dissipation area increased by more than 10%， and the contact area between the heat dissipation ribbon and the convex tube is large， the cooling capacity of the radiator can be improved effectively.

Keywords： automobile radiator； convex tube； the heat dissipation area； cooling capacity

CLC NO.： U464.138.2 Document Code： A Article ID： 1671-7988（2018）21-184-02

引言

目前，重型水冷式内燃机汽车上常用的冷却部件主要是管带式散热器，而散热器的冷却能力对内燃机性能的充分发挥起着至关重要的作用。如果散热器的冷却性能不足，那么发动机在大负荷工况下将出现高温故障或“开锅”现象，严重时会使活塞、活塞环、连杆等部件的强度降低，甚至变形，承受不了正常的负荷，同时也会破坏各零件间的正常间隙，使零件间不能保持正常的油膜，轻则会导致发动机拉缸、拉瓦等严重故障。随着大马力发动机在重型汽车上的普遍应用，对散热器的散热能力也要求越来越高，因此开发出高效率的汽车散热器对大马力发动机在重型汽车上的普及是十分重要的。本文从散热器总成局部特征的散热管开始研究，开发出一种新型的具有凸纹结构的散热管，装配有此种散热管的散热器总成比同尺寸光顺管散热器总成散热面积提高10%以上，从而提高散热器的冷却性能。

1 重型汽车散热器背景技术分析

随着汽车排放法规的不断升级，重型商用汽车发动机的散热量也越来越大，随之给冷却系统的热负荷造成了巨大的负担。然而，受整车总布置和发动机舱的限制，利用加大散热器芯子尺寸和风扇直径的设计方案来提升冷却能力已成为不可能。目前，重型商用汽车的主要散热器型式为管带式水冷散热器，其散热管为普通的光顺管，散热带为三角带；传统散热器冷却性能的设计方法为改变散热带开窗尺寸来调节空气侧的冷却性能，或者通过改变光顺散热管壁厚来改善热传导性能，而没有挖掘散热管对改善空气侧和水侧的冷却性能所起的作用。

由于整车总布置的限制，散热器芯子尺寸不能再加大时，此种散热管和散热带的散热面积和散热性能也已经达到极限。当同一款车型匹配马力更大的发动机，或者同一车型面临着排放法规升级时，将导致冷却系统使用热负荷安全系数下降， 情况严重时将导致整车满足不了使用要求。

2 凸纹管散热器设计与开发

2.1 新型凸纹管散热器的设计内容

该新型散热器结构总成由侧护板，内护板，水室，散热器芯子等主要部件组成，见图1。其中散热器芯子由凸纹管、散热带和主片组装成一体并通过钎焊技术焊接成一个整体。

凸纹管为整个散热器的关键部件，所用材料为覆层铝合金带材，经压纹，扁管成型，高频对焊和修整等工序生产出成品。散热带的定型尺寸依据散热管凸纹的分布进行设计，散热带与凸纹管采用面接触，见图2，以充分发挥散热带的二次传热作用。

凸纹的形态、分布及尺寸为凸纹散热管的三个关键要素，直接影响整个芯子散热面积及性能；本文设计了一种切口圆的凸纹形态，分布方式为均布在散热管表面，凸台朝向为空气迎风方向，以诱发湍流并增加湍流强度，并配合散热带合理组织空气侧的对流结构形式，具体凸纹分布见图2。新型凸纹管散热器在设计时考虑了装配可行性及工艺制造性，在相同的散热器芯子尺寸条件下，该凸纹管散热器与光顺管散热器相比，散热面积增加10%以上，并且散热带与凸纹管接触面积大，能有效提高散热器冷却能力等显著特点。

2.2 特征凸纹管的详细结构开发

如图1所示，为了便于对整体结构做出详细的说明，将散热器总成进行适当的分解。上、下主片3、散热带5与凸纹管6通过钎焊工艺组成散热器芯子，散热带5与散热管6间隔排列。内侧板2用于固定在上、下主片两侧，用于加强散热器芯子；上、下水室3内装上密封条，并通过压装工艺与上、下主片4实现固定连接；左、右侧护板1通过螺栓连接形式与上、下水室3实现连接，其上诸多的孔为安装孔及工艺孔。

3 结论及展望

本文详细设计开发了一种具有局部特征的新型凸纹管散热器，在设计时考虑了装配可行性及工艺制造性，在相同的散热器芯子尺寸条件下，该凸纹管散热器与光顺管散热器相比，经过尺寸计算散热总面积可增加10%以上，对散热带与凸纹管接触面积大，可以有效提高单体散热器总成的冷却性能。在条件允许的情况下，可以试制一件凸纹管散热器样品与光顺管散热器成品，并对它们进行对比试验，以进一步确定其综合冷却能力。

参考文献

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[2] 王贤海.汽车散热器发展现状及新技术[J].汽车技术，2007（6）：13 -15.

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